HÁZTARTÁSI FOGYASZTÓK FÖLDGÁZELLÁTÓ RENDSZEREI

Átírás

1 HÁZTARTÁSI FOGYASZTÓK FÖLDGÁZELLÁTÓ RENDSZEREI - újdonságok és problémák a szakirodalom tükrében SZUNYOG István PhD hallgató november 4. OTKA T OTKA T Egy lépés a fenntartható infrastruktúra felé - napelemekkel kombinált földgázellátó rendszer háztartási fogyasztóknál project kutatási anyaga november 4. OTKA T

2 Háztartási fogyasztó energiaellátó rendszere GÁZKÉSZÜLÉK Készülék szerkezet Üzem Hatásfok Égéstermék elvezetés Szennyezőanyag Környezetvédelem EU követelmények Alternatív energiahordozók november 4. OTKA T Források, feldolgozás elve Szakirodalmi források től ig Info Prod Rt. kiadványai Gázberendezések, gázfelhasználás Fűtéstechnika, megújuló energiaforrások Energiagazdálkodás Magyar Épületgépészet Dunagáz Szakmai Napok Nemzetközi Gázkonferenciák november 4. OTKA T

3 A rendszerezés témái Hazai energiapolitika változásai Gázkészülékek technikai (szerkezeit) újdonságai Megfelelőség értékelés Égéstermék elvezetés égési levegő ellátás Emisszió, légszennyezés Égéselmélet Megújuló energiaforrások és a földgáztüzelés kapcsolata november 4. OTKA T Hazai energiapolitika hajdúszoboszlói földgázkészlet feltárása növekvő importigény 2004 földgáz részaránya az energiamérlegünkben: kb. 40% 2010 előrejelzések: 100% IMPORT! (14-15 milliárd m 3 ) Gázigény 1/3 részét a háztartási és kommunális szektor használja (4 millió magyar háztartásból már 3 millió földgázfogyasztó) november 4. OTKA T

4 2 Gázkészülékek technikai újdonságai es évek elején felmérés a hazai gázkészülék park állapotáról, mely szerint: A fogyasztók 95%-a főzésre és sütésre 72%-a fűtésre 50%-a vízmelegítésre használja Fűtőkészülékek 75%-a zárt égésterű Vízmelegítők 52-57%-a 20 évnél idősebb Világszínvonaltól való elmaradás 8-15 év VOLT november 4. OTKA T Kazánok energiahatékonysága Kazánok energiahatékonysági lépcsője: Kazánkonstrukció (hőátadási folyamatok optimalizálása a kazánban) Tényleges, valós fűtési hőigény meghatározása Időjárás függő, követő szabályozás Sorrend a fűtési energiaköltségek szerint: Fűtési idény átlagos hőigénye Túlméretezés Tüzeléstechnikai hatásfok Kazánkonstrukció november 4. OTKA T

5 Fűtési napokhoz rendelt külső hőmérséklet gyakorisági görbéje A fűtési napok 15-20%-a november 4. OTKA T Falikazánok fejlesztési vonala Újdonságok a: Tüzeléstechnika- Szabályozástechnika- Üzemeltetés területein Fogyasztói igények kielégítése: Kis helyigény Gazdaságosság Halk üzem Könnyű kezelhetőség Hosszú élettartam november 4. OTKA T

6 Gázkazánok veszteségei Égéstermék veszteség Tökéletlen égés vesztesége Felületi veszteség (konvektív és sugárzási) Készenléti veszteség (állásidő kéményhuzat) Megoldás: égéstermék csappantyú modulációs üzem (16-100%) Legjelentősebb: égéstermék veszteség Mértékét befolyásolja (térfogatárama és hőmérséklete) Eltüzelt gáz minősége Térfogatárama Többlet levegőmennyiség november 4. OTKA T Kondenzációs kazánok Legtöbb eredmény: tüzeléstechnikai hatásfok javításával Legfontosabb része: égéstermék veszteség csökkentése kondenzációs technika (110%) Földgáz: 100% bevitt energia 11% kondenzációs hő Propán-bután: 100% 9% Fűtőolaj: 100% 6% (szinte már nem is alkalmas) 90/70 C fűtési rendszer 30% évi átl. kond. üzem 70/50 C fűtési rendszer 90% évi átl. Kond. üzem november 4. OTKA T

7 Hagyományos kazán veszteségei november 4. OTKA T Kondenzációs kazán veszteségei november 4. OTKA T

8 Keletkező károsanyagok Szén-dioxid, mint szükségszerű alkotó Szén-monoxid, mint a tökéletlen égés eredménye Nitrogénoxidok, mint az égés nem kívánatos mellékreakciói CO 2 csökkentés: csak az eltüzelt gáz csökkentésével! CO; NO x csökkentés: tűztér konstrukció (lánghőmérséklet, gáz-levegő keverés minősége, égéstéri tartózkodási idő függvényei) november 4. OTKA T Károsanyag kibocsátás csökkentési lehetőségei november 4. OTKA T

9 Házi gáznyomás-szabályozók problémái Feladata: a fogyasztói berendezés megóvása a káros túlnyomásoktól Működése: 1. Üzemszerű legnagyobb nyomás felett lezár a gyorszár 2. E fölött nyit a lefúvató Probléma: régi gyújtólángos készülékek új gyújtóláng nélküli készülékek (nincs állandó elvétel, a vezeték zárt tartályként viselkedik) Megoldás: lefúvató és gyorszár működési sorrend felcserélése november 4. OTKA T A gáznyomás változása a hőmérséklet függvényében 1-1 C hőmérsékletnövekedés kb. 3,5 mbar nyomásnövekedést okoz november 4. OTKA T

10 A nyomásnövekedés miatt leeresztett gáz mennyisége Lefúvatott gáz mennyisége: 10 C átlag hőmérséklet növekedés mellet is csak 3 5 dm november 4. OTKA T Megfelelőség értékelés EU Direktíva Alapvető műszaki, biztonsági követelmények Egységes alapvető követelmények Kötelező a Tagországok számára Megfelelőség-értékelés a Vizsgáló és Tanúsító Szervezetek által Részletes szabályozást harmonizált szabványokra bízza Direktívának megfelelés CE jelölés november 4. OTKA T

11 Európai Unió 90/396/EEC Modulrendszer Alapvető biztonsági követelmények Megfelelőség tanúsítása Tanúsító szervezetek CE Egységes megfelelőségi jelölés Magyarország 22/1998.(IV.17.) IKIM Jogi felépítés AZONOS AZONOS (MSZ) MBVTI KFT (PECA) CE AZONOS, de (H is érvényben van) november 4. OTKA T Európai Unió 92/42/EEC Hatásfok követelmények Hatásfok megkülönböztető jelzés Megfelelőség tanúsítása modulrendszerben CE jelölés Megkülönböztető csillagok (***) Magyarország 20/1998.(IV.17.) IKIM AZONOS AZONOS Megfelelőség tanúsítása AZONOS (MSZ) AZONOS AZONOS november 4. OTKA T

12 A megfelelőség tanúsítása Egyedi gyártás Gyártás fajtája Gyártó Egyedi termék vizsgálat Típusminta megfelelőségének vizsgálata Gyártás minőségbiztosítása MSZ EN ISO 9002 Termék minőségbiztosítása MSZ EN ISO 9003 Termékellenőrzésen alapuló tanúsítás CE jelölés Tanúsító Sorozat gyártás Típus- vizsgálat Gyártó választása szerint november 4. OTKA T Egységes megfelelőségi jelölés november 4. OTKA T

13 Kazán hatásfok követelmények Kazán típus Névleges Átlagos teljesítmény vízhőmérséklet [kw] [ 0 C] Hatásfok névl. teljesítményen Hatásfok részterhelésen Hatásfok [%] Átlagos vízhőmérséklet [ 0 C] Hatásfok [%] Szabványos kazán logP n logP n Alacsony hőmérsékletű kazán (*) ,5 + 1,5logP n 40 87,5 + 1,5logP n Kondenzációs kazán logP n 30 (**) logP n (*) A folyékony tüzelőanyagú kondenzációs kazánokat is beleértve (**) Kazántápvíz hőmérséklet november 4. OTKA T Hatásfok megkülönböztető jelzés Jelölés P n névl. teljesítményen 70 0 C átlagos vízhőmérséklet mellett mért kazánhatásfok [%] 0,3 P n teljesítményen 50 0 C átlagos vízhőmérséklet mellett mért kazánhatásfok [%] * logP n logP n ** logP n logP n *** logP n logP n **** logP n logP n november 4. OTKA T

14 A megfelelőség értékelése és igazolása Sorozatban gyártott készülékek esetén két lépcsőben történik: A termék tervezési ciklusában a gyártó által választható kijelölt intézmény elvégzi a termék típusdarabjának vizsgálatát. Kiadja a Típusvizsgálati tanúsítványt. A termék gyártási életciklusában a választott tanúsító rendszeres és váratlan időben meggyőződik arról, hogy biztosított e a termék típusvizsgálati tanúsítvánnyal való egyezése november 4. OTKA T Készülékkategóriák I. kategória: a készülék kizárólag egyetlen gázcsaláddal vagy gázcsoporttal működtethető II. kategória: a készülék két gázcsaláddal működtethető III. kategória: a készülék három gázcsaláddal működtethető (nem használatos) Pl.: II HS3B/P november 4. OTKA T

15 Gázkészülék fajta Égéstermék elvezetés Égési levegő ellátás Áramlásbiztosító Az égési levegőellátás és az égéstermék elvezetés módja A ventilátor helye Égési levegő átöblítés vagy fokozott tömörség (ha igen: ) CO2- stop =AS AÜE* =BS A A 1 Égéstermék elvezetés és égési 1 nincs AS nincs A 2 levegő ellátás a készüléket tartal- 2 égő/hőcs mögött AS A 3 mazó helyiség légterén át 3 az égő mögött AS Gázkészülékek európai osztályozása a CEN szerint B C B 11 Égéstermék csatl. az égéstermék 1 nincs B 12 elvezető berendezésre,többszörös 2 hőcser. mögött 1 B 13 burkolat (depresszió),égési 3 az égő előtt B 14 levegő ellátás a helyiség légteréből 4 áraml.bizt.mögött B 21 Égéstermék csatl. az elvezető beren- 1 nincs B 22 2 dezésre többszörös burkolat (depr/ 2 hőcs mögött B 23 /túlny), lev. ellátás a helyiségből 3 az égő előtt B 32 Csatl.égésterm. elvezetésre, többsz. 2 hőcser.mögött átöblített 3 B 33 burk. (depr.) lev.ellátás a helyiségből 3 az égő előtt átöblített C 11 Levegő belépés illetve égéstermék 1 nincs C 12 1 kilépés a külső falon keresztül 2 hőcser.mögött C 13 azonos nyomásviszonyok 3 az égő előtt C 21 Csatlakozás LAS-rendszerre 1 nincs C 22 2 (egyjáratú), többszörös burkolat 2 hőcser.mögött C 23 3 az égő előtt C 31 Levegő belépés illetve égéstermék 1 nincs van A helyiséglevegőtől függő C 32 3 kilépés a tetőn keresztül 2 hőcser.mögött A helyiséglevegőtől független van nincs C 33 azonos nyomásviszonyok 3 az égő előtt C 41 Csatlakozás LAS-rendszerre 1 nincs C 42 4 (kétjáratú), többszörös burkolat 2 hőcser.mögött C 43 3 az égő előtt C 51 Levegő belépés illetve égéstermék 1 nincs C 52 5 kilépés a külső térből/térbe, 2 hőcser.mögött C 53 eltérő nyomásviszonyok 3 az égő előtt C 61 Levegő/égéstermék csatlakozás 1 nincs C 62 6 elválasztott, bevizsgált és 2 hőcser.mögött C 63 előregyártott járatokon 3 az égő előtt BS BS BS BS C 71 Égéstermék kivezetés a tetőn át, 1 nincs C 72 7 égési levegő hozzávezetés a tetőtérből 2 hőcser.mögött C 73 3 az égő előtt november 4. OTKA T van (a tetőtérben) C 82 Csatl. égéstermék elvezetésre (depr.) 2 hőcser.mögött nincs C 83 égési levegő ellátás külön vezetéken 3 az égő előtt Megjegyzés: AÜE*: égéstermék visszaáramlás ellenőrző készülék 4 Égéstermék elvezetés - égési levegő ellátás GOMBSZ Fajlagos légtérterhelés Elv: a helyiség levegője egy ideig fedezni tudja a gázkészülék levegőigényét Korszerű nyílászárók: nulla légáteresztés Számítási mód: 1. Szellőzőlevegő térfogatáram (égéstermék és keletkező károsanyagok koncentrációi alapján) 2. Égési levegő és az áramlásbiztosítón kiáramló levegő meghatározása 3. Levegő bevezető elemek kiválasztása november 4. OTKA T

16 Gázkészülék és környezetének kapcsolata november 4. OTKA T A típusú készülékek levegő ellátása Szennyezőanyag: Szénmonoxid El nem égett szénhidrogének Nitrogénoxidok V& K& K& szell gáz ember = k helyis = CO 2 max = n K& 1 k E külső V K& (1 e ét,elm V& gáz nτ K - a fejlődő szennyezőanyag áram, mely két részből tevődik össze; k - a szennyezőanyag koncentráció; Vét,elm - elméleti égéstermék térfogat; Vgáz - a készülék gázterhelése. ) november 4. OTKA T

17 A helyiséglevegő CO tartalma a CO 2 tartalom függvényében november 4. OTKA T B típusú készülékek levegő ellátása V& Szükséges levegő: Égéshez Áramlásbiztosítón távozó V& hígítólev égésilev = λ V = 0,3 [V ételm levelm Q& H h a + (λ 1) V 3600 levelm [m Q& ] H h a 3 /h] 3600 [m 3 /h] λ - a légfelesleg tényező (1,4 1,5 atmoszférikus üzemű gázkészülékeknél); Vlevelm - elméleti levegőmennyiség (H földgáznál kb. 9,5 m3/m3); Qh - a gázkészülék hőterhelése [kw]; Ha - a gáz fűtőértéke (kb kj/m3) [kj/m3] november 4. OTKA T

18 A szükséges szellőzőlevegő mennyisége 1 1 m 3 földgáz elégetéséhez legalább 9,5 m 3 égési levegő szükséges; A valóságban a légfelesleg miatt ennek 1,4 1,5 -szöröse is szükséges lehet; Az áramlásbiztosítón a helyiségből a füstgázáram kb. 30 %-ának megfelelő levegő keveredik az égéstermékhez; Így összesen akár m 3 levegő is szükséges lehet 1 m 3 eltüzelt földgázhoz november 4. OTKA T A szükséges szellőzőlevegő mennyisége 2 A gázkészülékek nem folyamatos üzeműek, ezért a fenti levegőmennyiségnek csak a töredéke jelentkezik, mely így is elérheti az órai 3 10 m 3 értéket; Kis légzárású ablakok még lehet, hogy ezt a mennyiséget biztosítani tudják, de A nagy légzárású nyílászárókon beáramló levegő mennyisége messze elmarad a szükségestől! november 4. OTKA T

19 Az égéstermék-eloszlást befolyásoló tényezők A készülék típusa A készülék üzemmódja Az égéstermék kilépés helyzete Szélviszonyok az épület körül Az épület formája A légáram tapadása az épülethez A szellőzőnyílás helyzete Égéstermék eloszlás szélcsend esetén Az épület körüli áramlás Nyomáseloszlás az épületben Légcsere Koncentráció eloszlás a külső fal mentén A belső levegő szennyezőanyag koncentrációja november 4. OTKA T Kéményméretezés Alapelv: a legszélsőségesebb viszonyok mellett is biztonságosan üzemeljen Legkritikusabb: A legmagasabb külső hőmérséklet amikor a legkisebb a külső huzat Deflektoros készülék: min. 30% hígító levegő mellett induláskor nem lesz tartós égéstermék visszaáramlás Helyes kéménykeresztmetszet: megtakarítás akár a teljes fűtési költség 3 5%-a! Régi empirikus méretezés helyett számítógépes! november 4. OTKA T

20 A kéménykúp szabvány szerinti értelmezése november 4. OTKA T Emisszió, légszennyezés Emissziós értékek csökkentése lehetséges: Szekunder levegő áramának szabályozásával (a szekunder levegő közvetlen lángba jutásának megakadályozása magas hőmérsékleti csúcsok csak a lángfelületen jelentkeznek) A lángba kerámia vagy hőálló rudat téve annak hőmérséklete csökkenthető Előkeveréses égő primer levegőhányadának emelése 30-50%-ról 1,05-1,3 levegőtényezőig (égés felgyorsul, láng lerövidül és felfekszik a kilépő nyílásra) november 4. OTKA T

21 6 Égéselmélet, tüzeléstechnika Légellátási tényező hatása a hatásfokra Kezdeti hatásfok 88% (5,5% O 2 a füstgázban és 1,35-ös légfelesleg tényező) Légfelesleg tényező csökkentése 1,05-1,1-re, a hatásfok 90,2%-ra emelkedett n= 1,05-1,15 földgáztüzelésnél Fontos a kazánok helyes beszabályozása! november 4. OTKA T Éghető gázok osztályozása Gázcsaládok és gázcsoportok MSZ EN 437: 2003 szerint Felső Wobbe-szám 15 0 C-on és 1013,25 mbar nyomáson MJ/m3 Jelölés MO-n Név legkisebb legnagyobb Első gázcsalád a csoport a Városi gázok Második gázcsalád H csoport 45,7 54,7 2H MO-n L csoport L Földgázok E csoport E S csoport 36,3 41,5 2S MO-n Harmadik gázcslád B/P csoport P/B MO-n (propán és bután) P csoport P Pébé gázok (propán) B csoport B (bután) november 4. OTKA T

22 7 Megújuló energiaforrások és a földgáztüzelés 2030 az ország energiafüggősége várhatóan 60-70%-ra emelkedik Megújuló energiák aránya valószínűleg nem fogja elérni a 12%-ot Hazai viszonyokban legkönnyebben napenergia hasznosításával lehetne teljesíteni a kyoto-i vállalásokat NEP (Nemzeti Energiatakarékossági Program) A napkollektoros tető 2010 program november 4. OTKA T NEP pályázat Önkormányzatok és magánszemélyek részére Megújuló energiaforrásokkal előállított hőenergia Energetikai növénytermesztés Geotermikus energiafelhasználás Szélenergia felhasználása Napkollektorok, napelemek létesítése Megújuló energiával üzemelő alternatív, földgázt kiváltó berendezések létesítése Hőszivattyú létesítése november 4. OTKA T

23 Összefoglaló megállapítások Hátralevő feladatok Készülékpark cseréje Műszaki-, jogi szabályozások Biztonságos üzemvitel tudatosítása Gázkészülékek jövőbeni irányvonalai Energia megtakarítás (hatásfok növelése) Környezetszennyezés csökkentése Gazdaságos üzemvitel Megújuló energiaforrásokkal való kombináció (napenergia, geotermikus energia, biogáz ) november 4. OTKA T november 4. OTKA T