Bölcsőde és óvoda energiatakarékos átalakítása megújuló-energia hasznosításával

Átírás

1 Bölcsőde és óvoda energiatakarékos átalakítása megújuló-energia hasznosításával

2

3 Bölcsőde és Óvoda, mint középület energiatakarékos átalakítása és megújuló energiahasznosítási technológiája 1.1. Közintézmények energiahatékonysági jellemzői Közismert és sajnálatos tény, hogy hazánkban középületek jelentős részében világításra, a fűtés és használati meleg víz előállítására korszerűtlen, alacsony hatásfokú, szabályozatlan berendezéseket használnak. Emellett az épületek hő technikai paraméterei sem felelnek meg a mai követelményeknek. Az önkormányzati intézmények átlagos energiafogyasztása 250 kwh/m²/év. Az épületek hőszigetelésével, nyílászárócserével jelentős megtakarítás érhető el, amit tovább lehet fokozni a fűtési és világítási rendszerek korszerűsítésével, valamint megújuló energiahordozók (napenergia, föld-hő, biomassza) csatasorba állításával. Mindezen általános elveknek számos technológiával lehet megfelelni, de egy-egy intézmény/épület méretétől és funkciójától függően más-más megoldás a legjobb. Minden esetben fontos a jelenlegi állapot pontos felmérése, számítások és a lehetőségek számbavétele. Csak így lehet biztosítani, hogy a felújított épület megfeleljen a mai energetikai követelményeknek, és a benne élőknek is javuljanak a körülményei. 1. ábra: Hagyományos hő-lépcsőjű (pl. 90/70 C-os) radiátoros fűtéseknél és természetesen a gázkonvektoros fűtéseknél is kialakul a helyiségben a hő-leadó által gerjesztett légáram, az allergiás megbetegedést okozó ún. porhenger Az Európai Unió 2002/91/EK irányelve első és legfontosabb feladatként tűzi ki az energiafogyasztás csökkentését. Ezt elsősorban a fogyasztók hatékonyságának fokozásával lehet elérni. A hatékonyság növelése alatt lakóépületek esetén az energiafelhasználás csökkenését értjük, azonos, vagy javuló komfortszint mellett. Tényként elfogadhatjuk, hogy egy adott épület energiaszükséglete az alkalmazott hőszigetelés növelésével csökken 1

4 2. ábra: Épületek fűtési energiaigénye a szigetelés vastagságának függvényében Részben fogyasztói igények, részben létesítési szabályzatokban rögzített követelmények határozzák meg, hogy egy adott helyiségben milyen hőmérsékletet, megvilágítási szintet kell biztosítani. Az ehhez szükséges energia mennyiségét viszont az adott épület fizikai tulajdonságai és gépészeti rendszerei határozzák meg. Rossz hő-technikai jellemzőkkel bíró épületben a hasznosított energia többszöröse jön be a szolgáltatói vezetékeken, és távozik a szigeteletlen falakon, födémeken, hézagos ablakokon és egyrétegű üveggel szerelt acél portálokon keresztül. Első és legfontosabb lépés ezeknek a veszteségeknek a mérséklése. Kézenfekvő megoldás a határoló felületek hőszigetelése, és a mai követelményeknek megfelelő nyílászárók beépítése, valamint a korszerűtlen világító és egyéb fogyasztók cseréje. Természetesen a lényeg itt is a részletekben van, csak testreszabott, jól megtervezett megoldásokat szabad kivitelezni. Az át nem gondolt megoldások pénzkidobáshoz vezethetnek, megtakarítás helyett. Az es évek földgázosítási programjainak következtében a közintézmények legtöbbjében vezetékes gázszolgáltatás van, és éves alacsony hatásfokú gázkazánokkal fűtenek, készítenek használati meleg vizet. A gáz árának emelkedésével párhuzamosan megfigyelhető az intézményüzemeltetők fokozódó földgáz ellenessége is, tekintettel az egyre nehezebben kigazdálkodható számlákra. A biomassza alapú energiahordozóra történő átállással 30-40%, a kazánok cseréjével további 15-20%, a fűtési rendszer átalakításával, időjárás követővé és programozottá tételével újabb 10-15% megtakarítás érhető el. Ez mindösszesen a fűtésszámla 50%-os vagy nagyobb csökkenését jelenti! 2

5 3. ábra: Korszerű, PLC vezérlésű faelgázosító kazán. Hatásfok 90% körüli (nedvességtől függ) Forrás: Nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a veszteségek csökkenése miatt a hő termelő berendezéseket is újra kell méretezni. Kisebb teljesítményű kazán szükséges a lecsökkent hőigény előállítására. Az üvegezett felületek jelentősen befolyásolják a belső komfortviszonyokat. A külső térelhatároló szerkezetek közül az üvegek hő átbocsátása a legnagyobb, a falra és a nyílászáróra előírt hő átbocsátási értékek között ötszörös reláció áll fenn. Emiatt az üvegfelületek felületi hőmérséklete egy kritikus része a passzívházban kialakuló komfortérzetnek. Egy, a mai követelményeknek megfelelő ablak (U=1,6 W/m 2 K) belső felületi hőmérséklete a 15 C-os külső, és +20 C belső méretezési léghőmérsékletnél 13 C körül alakul. Ez a hideg felület egy lefelé haladó légáramlatot hoz létre, ami egy padlóig érő teraszablak esetén, a padló felszínén szétterülve egy nagykiterjedésű hűvös (17 C-os) légréteggé alakul, míg 1,10 m magasságban a léghőmérséklet 20 C. Ez a 3 C hőmérsékletkülönbség, már kellemetlen, és nem engedhető meg. 3

6 4. ábra: Hőszigetelő üvegek hőátbocsátási tényezői A vibráló, össze-vissza színű neoncsövek, pislákoló vagy egyenesen kicsavart villanykörték: sajnos számos közintézményben megszokott látvány. A mai világítástechnikai és energiafogyasztási követelményeknek nem megfelelő világító testek, fényforrások cseréje szükséges, mert: nagy energiafogyasztás mellett kicsi és egyenetlen a fénykibocsátás; magas az üzemeltetési költség; a rossz megvilágítás rontja a dolgozók és a gyermekek teljesítményét, hosszú távon egészségromlást okoz; korszerű energiatakarékos világítás mellett javul az ott tartózkodók közérzete, nemzetgazdasági szinten hozzájárul az energiatermelés csökkentéséhez. 5. ábra: Fényforrások éves fogyasztása 4

7 1.2. Bölcsőde és Óvoda, mint középület a NAPHÁZ Programban Az ideális Napház a sok napfénynek és a friss levegőnek köszönhetően egész évben kellemes és egészséges belső komfortot biztosít a gyerekeknek. A tetőn időjárásjelző állomás kap helyet, mely szenzorok révén érzékeli a belső tér szén-dioxid-szintjét is. A vezérlés szükség szerint működteti a hő visszanyerővel ellátott szellőztető berendezést, valamint az időjárási feltételek szerint kapcsolja fel vagy le a világítást. Nyáron a túlzott napsugárzás és meleg ellen a nyílászárók külső árnyékolói nyújtanak védelmet. 6./a ábra: Naptér kialakítása 6./b ábra: Árnyékolás és tömegfal alkalmazása Naptérnek vagy üvegháznak nevezzük azokat az épülethez csatlakozó, transzparens (sugárzást átereszt) külső határoló szerkezetekkel rendelkező tereket, amelyek fűtött épületrésszel határosak, az épületből megközelíthetők, és nincs mesterséges fűtésük. Formai, alaprajzi kialakításuk rendkívül sokféle lehet, működési elvükben azonban megegyeznek: a sugárzás a naptér nagy üvegezett felületein bejutva a padlón, valamint az üvegház és a mögöttes helyiségek közötti falak felületén nyelődik el, azokban tárolódik és részben a falakon keresztül hővezetéssel, részben természetes légmozgással jut a mögöttes helyiségbe. Az épület téli hő-veszteségét a következőképpen befolyásolják: az épület falszerkezeteinek egy részét elhatárolják a külső tértől, jelentősen csökkentve ezzel az adott szerkezetek hő-veszteségét előmelegített szellőző levegőt szolgáltatnak az épület helyiségeinek, ami pedig a szellőzési veszteségek mérséklődését eredményezi. 5

8 Az év egy jelentős részében az épület értékes bővítményeként használhatók. Napterek tájolását illetően nyilvánvaló, hogy a délihez minél közelebbi irányok a kedvezőek, azonban figyelembe kell venni a környező beépítés, valamint tereptárgyak árnyékoló hatását is. Annak érdekében, hogy a naptér, valamint a vele határos épületrész nyári túlmelegedését elkerülhessük, a következők szükségesek: árnyékolás a naptér külső határolásán, intenzív szellőztetés a naptér és a környezet között, az épület intenzív (éjszakai) szellőztetése olyan útvonalon, amely nem halad át a naptéren. Fontos megjegyezni, hogy rendkívül jelentős a használók, a lakók befolyása a napterek valódi hatékonyságára, akár statikus tekintetben (bútorozás, növényzet), akár a mindennapi használatot illetően (mozgatható árnyékolók működtetése, szellőztetés). Napterek alkalmazása esetén az energia megtakarítás éves szinten akár a 30%-ot is elérheti, azonban a legjobban tervezett, legjobb adottságú naptér lehetséges hatását is szinte semmissé teheti a helytelen használati mód. A napterek kialakításának előnyei A homlokzat utólagos szigetelése egyszerűbbé válik: amennyiben a lodzsák rendelkeznek oldalfallal, úgy csak az oldalfalak kifelé eső felületét, az oldalfalak és az erkélyfödém éleit, valamint a legalsó erkélyfödém alsó vízszintes felületét kell szigetelni. Mivel a naptér hőmérséklete nagyobb, mint a külső hőmérséklet, ezért a szigetelés az átlagosnál vékonyabb lehet. Tökéletesebb hangszigetelés: a külső környezet zaja nagymértékben csökken a lakótérben. Meg van oldva a homlokzatrész eső elleni védelme. A naptér porülepítő kamraként működik, a naptéren keresztül történő szellőzéskor cserélődő levegő nagyobb szemcséjű portól mentes lesz. Az épület betörés szempontjából biztonságosabbá válik. A Napház, mint épület fokozottan hőszigetelt, a napenergiát hasznosító technológiai megoldásokkal készül, energiatakarékos üzemeltetésű. Alapfűtése fa-aprítékkal üzemeltetett biomassza kazánnal történik. Az épület súlypontjában helyezkedik el a központi hőtároló, amelybe a napenergia hője napkollektorok útján kerül hasznosításra. 6

9 7. ábra: központi hőtárolós napkollektoros rendszer, kazánrásegítéssel A hőtárolóból hőcserélőkkel jut el a 35 C-os kevert használati melegvíz a gyermekfürdőbe, az 55 C-os kevert melegvíz a konyhába, fürdőbe, stb., valamint a 40 C-os víz a fűtési rendszerbe. A fűtés alapvetően fal és padlófűtés. 8. ábra: Falfűtés-hűtés A gyermekek által használt terekben parafa burkolat készül, falfűtéssel. Minden más lapburkolt helyen padlófűtés kap helyet. A falfűtés gazdaságossága érdekében a külső falakra 15 cm vastag hőszigetelés kerül. Az épület állandóan használt helyiségeiben központi légtechnológia biztosítja a friss, pollenmentes levegőt. A légtechnológia kidobott levegőjéből hőcserélővel a veszteség kb. 80%-a visszanyerésre kerül. A nem állandó használatú helyiségekben egyedi, 5 percig üzemelő ventillátorok biztosítják a szellőzést. 7

10 9. ábra: Padló- és falfűtés hő-eloszlása A világítás korszerű, alacsony energiafogyasztású, hosszú élettartamú LED-es fényforrásokkal kerül kiépítésre. A fényforrások üzemeltetéséhez az elektromos energiát a tetőn elhelyezett fotovoltaikus napelemek biztosítják. A napelemek által megtermelt, de fel nem használt villamos energia az elektromos hálózatba kerül visszatáplálásra. 10. ábra: Hálózatra termelő napelemes rendszer Forrás: A nyári időszakban megtermelt, de fel nem használt, elektromos hálózatba visszatáplált elektromos energiát az éves elszámoláson belül fel lehet használni, vagyis az ad-vesz mérőn keresztül visszavételezni az elektromos hálózatról. Ennek az energiának az egyik leggazdaságosabb felhasználási módja a hőszivattyúk üzemeltetése, hiszen ebben az esetben a betáplált elektromos energia 3-4,5 szeresét kapjuk vissza fűtési hő-energia formájában. A külső levegő +5ºC-os hőmérsékletéig gazdaságos a villamos energia hőszivattyús felhasználása fűtési célra. Alacsonyabb külső hőmérsékletnél mindenképpen indokolt a biomassza-kazán bekapcsolása. 8

11 Hőszivattyús technológia A hőszivattyús berendezéssel télen fűteni, nyáron hűteni lehet a lakóházat, középületet egyaránt. Az épület fűtési költségei radikálisan csökkenthetők, ha a hőforrás a külső levegő, vagy a földhő, amit a hőszivattyús berendezés a természetben előforduló néhány Celsius fokos hőmérsékletről C-ra emel, és ezzel a központi fűtési rendszer egy jól megalkotott fan-coil-os, vagy padlófűtési hálózatot üzemeltet. Az épületben elhelyezett hőszivattyús egység kis helyen elfér, nincs károsanyag kibocsátása (szellőzés, kémény), tehát bárhol elhelyezhető, és működési zajszíntje is alacsony. Villamos-energia ellátása egyszerűen biztosítható, jól szabályozható. A kompresszor hosszú élettartamú ipari gyártmány, amely karbantartást nem igényel, lásd hűtőgép kompresszor. Hajtás (energia bevitel) M Villamos vagy belső égésű motor Alacsonyabb hőmérséklet Munkaközeg Kompresszor Nagyobb hőmérséklet Elgőzölögtető Kondenzátor Környezet Hőforrás (energia bevitel) Expanziós szelep Fűtött helység Hőleadás (hasznos energia) 11. ábra: Kompresszoros sűrítésű hőszivattyús rendszer elvi vázlata A hőszivattyú lényege, hogy hőenergiát von el a talajból, levegőből, vagy vízből, egy alkalmas segédközeg zárt áramoltatásával a hőleadó ún. kondenzátor oldalán. A berendezés fő alkotóeleme a kompreszszor, amelyet villamos energiával hajtunk meg. Ez kétségtelenül energiafogyasztó, mert értékes villamos áramot fogyaszt. De a fogyasztása igen kis teljesítményszinten van, mert a teljes fűtési hőteljesítmény kb. 1/3-1/4 része a villamos teljesítményigény, és a többi a földhőből, vagy a külső levegő hőjéből jut a rendszerbe. Ettől válik gazdaságossá a hőszivattyús energianemesítés. 9

12 12. ábra: Kompresszoros hőszivattyús rendszer napkollektorral társítva Az elvont hőt mintegy megsokszorozva leadja a gép túlsó hőcserélőjén át, amit kondenzátor oldalnak is nevezhetünk. Számunkra mindkét oldal hasznos, mert ahol elvonja a hőt, ott hasznos hűtési tevékenységet fejt ki, ahová leadja, ott fűti a megadott teret. Ezért az újabb hőszivattyús hűtő-fűtő rendszereket télen-nyáron egyaránt használhatjuk. Egyaránt működtethetjük családi házak, vagy közintézmények fűtésére-hűtésére. A Napház tetőzetén elhelyezett napkollektorok, kombinált puffer-tárolók és hőszivattyú segítségével fűtési szezonon kívül és az átmeneti időszakban is teljes mértékben biztosítani tudják az épület használati melegvíz igényét és fűtését. A fa-aprítékkal működő biomassza kazán üzemeltetésére csak a fűtési időszak alatt, rásegítésként van szükség. 10

13 13. ábra: Faapríték égető kazán, adagolóval A Napház működése során kielégíti az A+ energetikai besorolású épületekre vonatkozó jellemzőket. Energiafogyasztása alatta marad az 50kWh/m²/év értéknek. A felhasznált energia közel 100 %-a napenergiából és biomasszából származik. Ideális működés esetén csak az elektromos hálózatból vételez energiát, amennyiben a pillanatnyi energiaigény meghaladja a fotovoltaikus napelemek által termelt energiamennyiséget. 14. ábra: Épületek energetikai besorolása 11

14 2. A projektelemek megvalósítása A bölcsőde és óvoda, mint intézmény, hő technikai adottságainak javítása, hő veszteségének csökkentése a fűtési és használati melegvíz rendszereinek korszerűsítése, villamos energia felhasználás racionalizálása az alábbi projekt elemekkel valósítható meg: Projektelemek: 1. Utólagos külső hőszigetelés. 2. Külső nyílászáró-csere. 3. Hő visszanyerő szellőzés létesítése. 4. Kazánok cseréje korszerű, nagyhatásfokú biomassza üzemű berendezésre. 5. Automatikus központi (hőforrás oldali) és helyi (hő leadó oldali) szabályozások kiépítése. 6. Napkollektoros rendszer (puffer tárolóval) HMV előállításához. 7. Fűtési- és használati melegvíz-rendszerek korszerűsítése, szabályozhatóvá tétele. 8. Fotovoltaikus napelemes rendszer telepítése. 9. Világítási rendszer korszerűsítése, energiatakarékos, hosszú élettartamú fényforrásokkal. 10. Föld-hő, vagy külső levegő-hő hasznosítása A felsorolt projektelemek, valamint a nevelési intézmények tervezési előírásait tartalmazó MSZ :2007 és MSZ :2011 ágazati szabvány előírásait figyelembe véve került kidolgozásra az óvoda, mint középület energiatakarékos, megújuló energiahasznosítási átalakításának technológiája Utólagos hőszigetelés Mikor hőszigetelésről beszélünk akkor az esetek 90%-ban ezt a külső határoló falakra értjük, mert értelemszerűen oda érdemes a legnagyobb figyelmet fordítani ahol legnagyobb a hő veszteség, s ennek csökkentésével javul a legnagyobb mértékben az épület energiafelhasználása. Az épület falainak, homlokzatának megfelelő módon történő hőszigetelése az év minden napján kifizetődő átalakításnak bizonyul. Ebben az értelemben a hőszigetelés fontosságát nemcsak a téli energia-megtakarítások esetében érdemes hangsúlyozni, hanem a nyári túlmelegedés elkerülése érdekében is. Egy adott fal hőszigetelési tulajdonságának növelésével párhuzamosan, a falon mérhető hő veszteség, illetve a fűtési energia-veszteség is csökken, hiszen a szerkezet, illetve a szerkezeten keresztül távozó hőmennyiség között, egyenes arányosság áll fenn. 12

15 Egy épület hő-vesztesége az alábbi utakon távozik: falakon keresztül: -40% tetőn keresztül: 20-30% ablakokon át: 15-25% padlón, födémen: 10-15% a maradék pedig a kéményen keresztül, tiszta hő kibocsátás formájában és a fűtési rendszer hatásfokán múlik. A különböző szerkezeti elemek esetében különböző szigetelésvastagságok szükségesek, melyet az alábbi táblázat részletez. Természetesen az egyes épületek adottságai eltérőek, átlagos szerkezeti felépítésnél, rétegrendnél azonban a régi épületeknél a táblázatban szereplő értékek indokoltnak tekinthetőek. Szerkezeti elem Hőszigetelés vastagsága, ajánlott min. [cm] Hőszigetelés vastagsága, megfontolandó [cm] tető (vagy felső födém) határoló falak Tájékoztató jelleggel bemutatjuk egyes falszerkezetek közelítő hő-átbocsátási értékeit (U érték) hőszigetelés nélkül és 10 cm vastag hőszigeteléssel: Falszerkezet U érték [W / m 2 K] U érték [W / m 2 K] +10 cm hőszigeteléssel vasbeton fal 12 cm 3,59 0,40 vasbeton fal 38 cm 2,24 0,37 2 rétegű fa deszkafal 2,85 0,34 kőfal 60 cm 1,70 0,33 tégla (kisméretű) 12 cm 2,72 0,39 tégla (kisméretű) 38 cm 1,37 0,34 falazóblokk 30 cm 1,38 0,34 gázbeton falazóelem 30 cm 0,40 0,17 gázbeton falazóelem 37,5 cm 0,32 0,16 alacsony energiafogyasztású házak falszerkezete 0,20 Mint a fenti táblázatból látjuk, szinte mindegy milyen a falszerkezetünk, 10 cm szigeteléssel legalább az U=0,40 értéket elérhetjük (hőszigetelés önmagában 10 cm U=0,24, 20 cm U=0,12). A Napház esetében elérendő célérték U=0,15 W/m²K 13

16 2.2. Külső nyílászáró csere Régi épületek esetén nagy biztonsággal kijelenthető, hogy az épület összes hő-veszteségének legjelentősebb részét, mintegy 30-50%-át a nyílászárók tömítetlenségéből, nagy légáteresztéséből, adódó filtrációs, vagy más néven szellőzési veszteség teszi ki. Ebből egyértelműen következik, hogy az esetek döntő többségében a felújítási munkálatokat a nyílászárók cseréjével kell kezdeni. Ennek másodlagos haszna továbbá a jobb hangszigetelés és a külső levegőszennyező hatásának mérséklődése is. Az ablakok cseréjével a helyiség légcseréje jelentős mértékben lecsökken, ami energetikai szempontból rendkívül kedvező, azonban veszélyeket is hordozhat magában. Ugyanis, ha kisebb a helyiségbe beáramló külső frisslevegő, akkor a helyiséglevegő nedvességtartalma megnövekedhet. Ez önmagában nem okoz problémát, viszont ha a nyílászárók cseréjét nem követte a külső határoló szerkezetek hőszigetelése, akkor megnő a külső falak penészesedésének veszélye, mivel hideg felületek esetén kisebb levegő nedvességtartalom is párakicsapódást eredményezhet. Ebből következik, hogy a nyílászárók cseréjének szükségszerűen együtt kell járnia az épület külső hőszigetelésével. Természetesen az épület hőszigetelése után is biztosítanunk kell egy minimális légcserét, a túlzott páratartalom növekedés, illetve a levegő elhasználódásának elkerülése végett. Ennek legkedvezőbb módja energiahatékonyság szempontjából, ha a helyiségbe előkezelt légáramot vezetünk. Erre hatékony megoldás lehet a hővisszanyerős mesterséges szellőzési rendszer üzemeltetése, vagy talajba fektetett csöveken átáramoltatott levegő előkezelési módszer alkalmazása. Külső nyílászáró szerkezetek cseréje esetén gyakran felmerül a kérdés, hogy a műanyag, illetve fakeretezéssel ellátott nyílászárók közül melyiket válasszuk? Energetikai szempontból a két megoldás között nincs lényeges különbség. Annál nagyobb jelentősége van azonban a keret profil-kialakításának, valamint a nyílászáró beépítésekor alkalmazott szereléstechnikának. A különféle nyílászárók közötti minőségbeli, illetve az ebből fakadó árkülönbséget alapvetően ezek a paraméterek határozzák meg. Ugyan kívülről nem sok különbséget vélhetünk felfedezni, azonban gyengébb minőségű profil, illetve szereléstechnika esetén a szerkezet hő-hidas lesz, ami nemcsak hogy az energiaveszteségek mértékét növeli, de a párakicsapódás kockázatát is magában hordozza. Üvegezett nyílászáró szerkezetek cseréje esetén egy további kiválasztási szempont az üveg rétegek száma. A kereskedelemben kaphatóak 1, 2, 3 rétegű üvegezések, levegő, vagy különféle gáztöltettel (többnyire argon) az egyes rétegek között. A rétegszám növekedésével értelemszerűen csökken a nyílászáró által okozott hőveszteség, valamint a kitöltő gáz is a hőszigetelő képesség növelését szolgálja. Magyarország klimatikus viszonyait figyelembe véve azt mondhatjuk, hogy a kétrétegű, gáztöltet nélküli (levegő töltetű) 14

17 nyílászáró szerkezetek az esetek döntő többségében alkalmasak a megfelelő energiahatékonyság biztosítására, és eleget tesznek az EU és Magyarország által előírt épületenergetikai követelményeknek (U <1,6W/m2K) 15. ábra: A különféle üvegezés típusok hő-átbocsátási tényezői Forrás: fotonablak.hu Ablak csere tervezésénél a következőkre ügyeljünk: minél alacsonyabb az U érték [W/m2K], annál jobb az ablak hőszigetelése; egyes gyártók szeretik a hőszigetelt üveg U értékét feltüntetni (pl.: U=1,0, ez azonban megtévesztő, hiszen az ablak U értéke az üveg és a keret függvénye, így könnyen elképzelhető (általában így van), hogy összességében az ablak U értéke rosszabb a hőszigetelő üveg U értékénél; az U érték mellett ne felejtsük el a számunkra fontos egyéb tulajdonságok vizsgálatát sem (léghang-gátlás = hangszigetelés), összes energia-átbocsátás, hő- és fényvisszaverő bevonat) Hő-visszanyerő szellőzés létesítése Az előzőekben leírt okok miatt a mai korszerű, jól szigetelt épületekben a filtráció igen alacsony. Ha nem szellőztetnénk, akkor a - hagyományos épületek korszerűtlen nyílászáróin még akadálytalanul kijutó - pára és szennyező anyagok bent maradnának az épületben. A pára kondenzáció következményeként akár penészesedés és gombásodás alakulhat ki az épületben és az élettanilag elengedhetetlen friss levegő sem jut be az épületbe, ami fejfájást és fáradékonyságot okozhat. Ezt megelőzendő az esetek többségében mesterséges szellőztetést célszerű alkalmazni. Mesterséges szellőztetés esetén célszerű hő-visszanyerős szellőzést alkalmazni, így a kazánnal drágán előállított hőenergia nem kerül ki az épületből és nem 15

18 jelentkezik veszteségként. A korszerű rendszerekben a beáramló levegőt egy keresztáramú hőcserélő segítségével melegíti fel a kiáramló levegő. A hőcserélő elé beépített szűrő megakadályozza, hogy por vagy szennyeződés rakódjon le. A kilépő és belépő levegő áthalad egy pára kezelő perendezésen is ami segíti a lakásban az optimális páraszint megtartását. Alkalmaznak már entalpia hőcserélőt is ami a párában lévő hőmennyiséget is hasznosítani tudja. 16. ábra: Hő-visszanyerős szellőzés elve A szellőztető berendezés hőcserélőjének magas hatásfokkal kell rendelkeznie ahhoz, hogy az elszívott levegőből hatékonyan tudja elvonni a hőenergiát. Ha rendkívül hideg külső hőmérséklet uralkodik, akkor már a rendszer elé telepített hőcserélő is csökkenti a szükséges kiegészítő fűtésszükségletet. Rendkívül alacsony hőmérséklet esetén rásegítő fűtés alkalmazható. A szellőztető berendezés hő-visszanyerési hatásfokának legalább 75%-nak kell lennie máskülönben a készülékkel szemben támasztott, az energiahatékonyságra vonatkozó követelmények nem teljesülnek. A berendezés fajlagos villamosenergia-szükségletének maximum 0,45 Wh/m 3 - nek kell lennie, azaz a szállított légmennyiség 1 m 3 -ére vetítve nem szabad túllépnie a 0,45 W-ot Kazán cseréje korszerű biomassza üzemű berendezésre A biomassza tüzeléstechnikai alkalmazására számos tüzelőberendezés és technológia létezik, azonban ezek hatásfokai igen eltérőek. Az apríték-tüzelők: Tűzterük legtöbbször samottal bélelt, a tüzelőanyagot kis mennyiségben, de gyakran kell a tűztérbe juttatni, ezért adagolóra és anyagmozgató rendszerre van szükség. 16

19 17. ábra: Tüzelőanyag tárolók fa-aprítékhoz Forrás: Alternatív energiatermelés a gyakorlatban A középület fa-aprítékkal történő fűtésének első kritériuma a rendszer tervezése, a tüzelőanyag tároló vagy tartály megfelelő méretezése. Ezen technológiáknál reális piaci igényként jelentkezik a magas komfort fokozat, amelyet korszerű automatizálással és a hosszú, beavatkozás nélküli üzemidővel lehet biztosítani, amely szintén a tüzelőanyag tartállyal és a rendszer méretezésével van szoros összefüggésben. A korszerű faapríték tüzelésű biomassza kazán teljesítmény tartomány a kw, amely közösségi épületek fűtésére alkalmas. A tüzelőanyag tárolási és adagolási illetve bejuttatási megoldások a 17. ábrán láthatók. Természetesen dimenziójukban eltérő méretűek lehetnek, hiszen nagyobb teljesítményű berendezésekhez nagyobb tárolók szükségesek Automatikus hőforrás oldali és hő leadó oldali szabályozások kiépítése Az ideális fűtés ismertetőjegyei az alábbiakban vázolhatók: Olyan fűtés, amelynél a hő sugárzással adódik át. A nagy hőtároló felületek, mint például a falak, a padlók, a cserépkályha felszíne, stb. felmelegedve lassan és egyenletesen adják át a hőt a helyiség levegőjének. Ez áll legközelebb az ember természetes hőigényéhez és kellemes közérzetéhez; amelynél lehető legkevesebb a konvekciós - levegőáramlással járó hatás. Az állandó hideg-meleg levegő cirkuláció ugyanis a helyiségben sok port kever fel és azt lebegtetve meg is tartja. A levegő túlzottan fel 17

20 is melegedhet és szárazzá válhat. A túlzott levegőáramlás elkerülésével a levegő kellemetlen elektrosztatikus feltöltődése is alacsony szinten tartható; amelynél mind a helyiség levegője, mind annak határoló falai közel azonos hőmérsékletűre melegednek fel; amely a helyiségben a hőt alulról fölfelé lehetőleg közel azonosan osztja el, amelynél a fűtőtest felületi hőmérséklete viszonylag kicsi (fémfelületek esetében maximum 50 C). A túl meleg fém fűtőfelületeken vagy az elektromos fűtések izzó fűtőspirálján megperzselődnek a levegőben lebegő porrészecskék, amelyeknek következménye a rossz levegő és a kellemetlen szag; amely környezetkímélő, a korszerű technikai színvonalat képviseli és kielégíti a vonatkozó előírásokat; amely takarékos, optimálisan magas hatásfokkal üzemel. A megfelelő belső levegőhőmérséklet: C között van, tekintettel a bölcsődékre és óvodákra vonatkozó MSZ :2007 és MSZ :2011 szabványban leírtakra. A nem megfelelően tömített nyílászáró szerkezeteken át légáramlás indul. A Napház technológiájában alkalmazott falfűtés az egyik legkorszerűbb fűtési forma, lényege, hogy a szabad falfelületre, a vakolat alá kis átmérőjű, műanyag csövet szerelnek, majd ebben a csőben fűtésnél meleg vizet áramoltatnak. Ettől a meleg víztől a falfelület átmelegszik és fűti a helyiséget. Elsősorban a helyiség külső falainak belső felületét érdemes csővezetékkel ellátni, és csak másodsorban a belső falakét, a külső tértől elhatároló felületek hideg (illetve nyáron hő-) sugárzásának megszüntetésére. Falfűtéssel nagy felületek kerülnek felfűtésre alacsony hőfokon, így a hatásfok és a komfortérzet nő, illetve a fűtési költség csökken. A tartózkodási tér alacsonyabb hőmérséklete pozitívan hat a vegetatív idegrendszerre, az ember közérzetileg frissebbnek érzi magát és nő az agy teljesítőképessége. Orvosi szempontból figyelemre méltó, hogy falfűtésnél a helyiségek porterhelése jelentősen csökken a légventilláció hiánya miatt. A falfűtés önállóan is alkalmazható, de hidegpadlós helyiségekben rendszerint padlófűtéssel szokták kombinálni, a lakályosság növeléséhez, ez azonban nem feltétlenül szükséges, csupán, mint lehetőség kínálkozik. Ez esetben padlótemperálásról beszélünk, mivel a megnövelt fűtőfelület minden esetben alacsonyabb fűtővíz illetve padlóhőmérsékletet eredményez, kiküszöbölve az önálló padlófűtés egészségkárosító hatásait. Ugyanez érvényes a mennyezetfűtésnél is, mert így a fűtési rendszerek kombinált alkalmazása tovább javítja a komfortérzetet. 18

21 2.6. Napkollektoros rendszer puffer-tárolóval HMV előállításához A kombinált tárolót a kollektor hőmérséklet különbségen alapuló szabályozással fűti. A szabályozó a hő-hasznosítást a kollektor köri szivattyúval, a kollektor és a tároló alsó részébe beépített hőcserélőn keresztül, a hőszállító folyadék áramoltatásával végzi. A tároló maximális hőmérséklete általában 95 C-ra van korlátozva. A fűtési oldalon, a kombinált tároló az épületfűtés fűtőkörének visszatérő ágához csatlakozik. A fűtési rendszer visszatérőjének a kombinált tároló visszatérőjére kapcsolását egy hőmérsékletkülönbség szabályozó, és a 18. ábrán látható háromjáratú szelep végzi. Ha a tárolóban a hőmérséklet például 8 C-al magasabb, mint a fűtési visszatérő, akkor a visszatérő a tároló megfelelő szekcióján halad át. Így a fűtési visszatérő hőmérséklet napenergia felhasználásával emelhető. A kazán az előmelegített visszatérő hőmérséklettől függően vagy nem kapcsol be, vagy csak alacsony teljesítményen üzemel. Ha a fűtési visszatérő például 2 C-al hidegebb, mint a tároló hőmérséklete, akkor a háromjáratú szelep a visszatérőt közvetlenül a kazánra kapcsolja. Így a kazánnal, a tároló nem kívánt fűtése megelőzhető. A kombinált tárolóban a készenléti használati melegvíz szekció fűtése egy hőmérsékletszabályozással ellátott használati melegvíz fűtőköri cirkulációs szivattyú segítségével független a napenergia épületfűtési használatától. 18. ábra: Kombinált hő- és melegvíz szolgáltatás napkollektorral és biomassza tüzelésű kazánnal Az energiatakarékos Napház középület, használati meleg víz készítésre és kiegészítő épületfűtésre is alkalmas, 18. ábrán bemutatott napkollektoros rendszer biomassza kazánnal társítható. Ezek a kazánok nem igényelnek folyamatos felügyeletet, automatikus vezérlésűek. 19

22 A személyre vonatkoztatott használati melegvíz fogyasztás nagymértékben változik. Ezért helyette a napenergiás használati melegvíz készítő rendszerek jellemzésére a fajlagos terhelést alkalmazzák, ami megmutatja, hogy naponta hány liter felfűtendő hideg víz halad keresztül a napkollektoros rendszeren, és ebből mennyi jut egy m 2 kollektor felületre. Ez a mutató csak tisztán használati melegvíz készítő rendszerek esetén használható. Adott használati melegvíz igénynél a kollektor felület növelésével a fajlagos terhelés csökken. Közép Európában a nagyméretű, kizárólag használati melegvíz készítésre tervezett rendszereknek magas a fajlagos terhelése, ami megközelítőleg l/(m 2 nap) vagy még nagyobb. Az általánosságban megfelelő érték l/(m 2 nap), az 50 l/(m 2 nap) alatti érték rendszerint túlméretezésre utal. Alacsonyabb fajlagos terhelés 30 l/(m 2 nap) csak kisméretű rendszerek esetén igazolható, ha kedvező az egységnyi kollektor felületre eső fajlagos költség. 19. ábra: Kollektor hatásfok diagram Forrás: MEH-PYLON Kft. Épületek kiegészítő fűtésére is alkalmas rendszerek esetén a kollektor felületre az egységnyi alapterület éves fajlagos fűtési energia igényét kwh/(m 2 év) vonatkoztatják. Ezt összegezni kell a fentiekben bemutatott használati melegvíz fűtés fajlagos terhelésével. Használati melegvíz készítés mellett épületfűtésre is alkalmazott rendszereknél, az átmeneti és a téli időszak alacsonyabb Nap magasságához igazodva, a kollektorok dőlésszögét 45-nál nagyobbra javasolt választani. Egy m 2 kollektor felületre megközelítőleg l napenergiás tároló térfogat jusson. 20