S Z E M E S Z Szövetség az Európai Megújuló Energetikai Szakképzés projekt

Átírás

1 S Z E M E S Z Szövetség az Európai Megújuló Energetikai Szakképzés projekt GYAKORLATI OKTATÁSI MÓDSZERTANI KÉZIKÖNYV a megújuló energetikai technikusi szakképzéshez Készült az Európai Unió ERASMUS+ Stratégiai Partnerségek programjának támogatásával HU01-KA /KA2VET/135

2 GYAKORLATI MÓDSZERTANI KÉZIKÖNYV

3

4 GYAKORLATI OKTATÁSI MÓDSZERTANI KÉZIKÖNYV A MEGÚJULÓ ENERGETIKAI TECHNIKUS SZAKKÉPZÉSHEZ SZ E M E SZ Szövetség az Európai Megújuló Energetikai Szakképzésért projekt Völgy Hangja Fejlesztési Társaság Közhasznú Egyesület Törökkoppány, 2017

5 GYAKORLATI OKTATÁSI MÓDSZERTANI KÉZIKÖNYV Szerkesztők: Gelencsér Géza, Pinczési Ferenc, Rentler Péter Forrásként felhasznált művek: Baumann Mihály: Épületenergetika Dr. Csoknyai Tamás Dr. Kalmár Ferenc Dr. Kircsi Andrea Talamon A ila: Környeze echnika Csáky Imre Kalmár Ferenc Kalmár Tünde Verbai Zoltán: Épüle echnikai rendszerek és rendszerelemek Völgy Hangja Fejlesztési Társaság Közhasznú Egyesület ISBN

6 5 Tartalomjegyzék 1. Módszertani bevezető: az újgenerációs tanulási módszerek és környezetek A projektmódszer Szimulációk Emuláció A kooperatív oktatási módszer A konnektivista tanulásmódszer Kollaboratív tanulási környezet E-learning mint újgenerációs tanulási környezet Virtuális tanulási környezet Munkavédelem Elsősegélynyújtás a gyakorlatban Berendezések érintésvédelmi vizsgálata Helyiségek szellőzésének vizsgálata Helyiségek, berendezések hőmérsékletének mérése, hőkamera Zajszintmérés Épületgépészeti alapfogalmak Mérő- és ellenőrző eszközök használata Ado zárt tér hőszükségletének meghatározása, veszteségek figyelembevétele Hőtermelő berendezések elhelyezése, levegőellátása és égéstermék-elvezetése Nyomás mérése mérőeszközökkel Csővezeték ellenállásmérése Épületgépészeti dokumentációk részterületenként Épületgépészeti tervdokumentációk fajtái Műszaki rajzjelek, szabványok Épületgépészeti kapcsolási rajzok Gazdaságossági számítások, költségek Anyagjegyzék és költségvetés készítése Munkahelyi dokumentációk Épületgépészeti rendszerelemek Csővezetékek szerelvényei Oldható és nem oldható kötések kialakítása

7 Sziva yú beépítése, jelleggörbe szerkesztése mérés alapján Ventilátorok beépítése, szabályozása Elektrotechnikai alapismeretek Bekötések, huzalozások készítése Elektromos kábelek nyomvonalának kialakítása Villamos szerelvények beépítése, bekötése Villamos mérőeszközök Túláram-, túlfeszültségvédelmi kapcsolások kialakítása Érintésvédelmi kapcsolások kialakítása Villámvédelem Villamos kapcsolási rajzok, rajzjelek, tervek Áramköri alkatrészek Nyomtato áramkörök készítése Jelfogós áramkörök Tápegységek Erősítő áramkörök, alapkapcsolások Érzékelők az áramkörökben Vezérléstechnikai áramkörök Generátorok Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése A napenergia hasznosítása Napelemek típusai Szerelés elő i teendők, a munkaterület felmérése Mechanikai szerelés Napelemek felszerelése az épületre Különleges szerelési útmutatások a hullámpala vagy trapézlemez tetőhöz Szerelési útmutató a trapézlemez- és szendvicstetőkhöz Szerelési útmutató az állófalcos lemeztetőkhöz Szerelési útmutató a modulszereléshez Napelemek felszerelése lapostetőre Épülethomlokzaton történő szerelések Villamos szerelés Beüzemelés Gondozás, karbantartás Szélenergia hasznosítása Bevezetés Szélerőmű felépítése Szélturbinák méretezése, elhelyezése

8 Szigetüzemű rendszerek villamos szerelései Elektromos hálózathoz való csatlakozás A szél tulajdonságainak mérése műszerekkel Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Napkollektorok típusai Melegvizet termelő napkollektoros rendszerek Fűtésre használt napkollektoros rendszerek Melegvizet előállító napkollektoros rendszerek méretezése Kollektorok felszerelése Napkollektoros rendszerek szerelvényei Csővezetékek elhelyezése, kialakítása, szigetelése A tároló (puffertartály) Szabályozók felszerelése, elektromos bekötése Üzembehelyezés Berendezések karbantartása Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása A hősziva yú működési elve A COP és az SPF érték Talajszondás hősziva yú rendszer Talajkollektoros hősziva yú rendszer Levegőhő-sziva yús rendszer Termálvíz-hasznosító rendszer Kutak kialakítása Puffertartály, hőcserélő és keringetősziva yú Kompresszor Kompresszorok meghajtása Gázelválasztó, expanziós szelep Vezérlés, érzékelők Csővezetékek kialakítása fűtéshez, hűtéshez Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek Biomassza tüzelőanyagok fajtái Biomassza tüzelőanyagok előállítása Szilárdtüzelésű kazánok típusai A kazán elhelyezése Puffertároló használata, méretezése Használatimelegvíz-tároló Zárt tágulási tartály Keringetősziva yú

9 Levegőellátás, szellőztetés, égéstermék elvezetése Rendszer feltöltése Üzembehelyezés Karbantartás, tisztítás Esővíz hasznosítása Esővíz gyűjtése Szűrés, tisztítás Tárolás Sziva yúk Szállítás Felhasználás Vízfelesleg kezelése, elhelyezése, szikkasztás Képjegyzék Ábrajegyzék Táblázatjegyzék

10 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 9 1. Módszertani bevezető: az újgenerációs tanulási módszerek és környezetek Az oktatási módszer megválasztása, annak korszerűsége nagyban meghatározza az oktatási cél elérését. Nagyon fontos tehát, hogy a módszer, melyet alkalmazunk, illeszkedjék az alkalmazo a tananyaghoz, az oktatástechnológiai eszközökhöz és a diákokhoz. Olyan módszerekre gondolunk, melyek megfelelnek a mai, Z generációnak neveze diákok igényeinek is. Ez a generáció minden digitális eszközt természetesnek vesz, mindennapjainak szerves részeként kezeli azokat. A mai fiatalok virtuális közösségekben élnek, a világhálón töltik szabadidejük nagy részét, és kapcsolataikat is az internetes közösségi oldalakon építik ki. Ez a meghatározás rávílágít az alkalmazo módszer egyik fontos követelményére: IKT (Információs és Kommunikációs Technológiák) eszközöket kell alkalmazni az oktatás során annak érdekében, hogy a diákok érdekesnek találják és lekösse a figyelmüket. Ez komoly kihívás elé állítja az oktatókat, hiszen jelenleg az oktatás szervezése még mindig gyakran a frontális osztálymunkán alapul. Természetesen nem elégedhetünk meg azzal a változtatással, hogy csupán különböző kivetítőket (írásvetítő, projektor, interaktív tábla) használunk, hanem valóban kihasználjuk a modern IKT-eszközöket és -rendszereket. Az IKT olyan eszközök, technológiák, szervezési tevékenységek, innovatív folyamatok összessége, amelyek az információ- és a kommunikációközlést, -feldolgozást, -áramlást, -tárolást elősegítik, gyorsabbá, könnyebbé és hatékonyabbá teszik, tehát minden olyan eszköz, program, platform IKT-eszköz, mely a fent leírt célt szolgálja. Az alábbiakban ismertete újgenerációs tanulási módszerek természetüknél fogva igénylik a használatát, hiszen újgenerációs tulajdonságuk ebben rejlik. Természetesen nemcsak egyszerűen a modern technika használatáról írunk majd, hanem annak értő, okos és innovatív felhasználásáról. Igazából a fent említe kihívást az jelenti, hogy sikerül-e valóban elérni az imént megfogalmazo célt. A következőkben ismertetünk néhány újgenerációs tanulási módszert és tanulási környezetet A projektmódszer Olyan sajátos tanulási technika, ahol a megismerés fő forrása az önálló és csoportos tapasztalatszerzés. Célja, hogy a tanulók egy-egy problémának a lehető legtöbb összefüggését és kapcsolódási pontját is megismerjék. Ez úgy történik, hogy a passzív befogadó és feldolgozó magatartás helye a saját meglévő képességeik, viselkedésformáik kipróbálására, és újak kialakítására ad lehetőséget. A projektmódszer fő értéke a munkafolyamat, a gondolkodási folyamat, a gyakorlati tevékenységek megvalósítása során szerze tapasztalatok, élmények szellemi és érzelmi hatása. Lényegében a tanár a diákokkal közösen határozza meg a projekt célját. Ennek nagy jelentősége van, hiszen a tanulók aktív részesei a témaválasztásnak.

11 10 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük A projektmódszer előnyei: Nagyfokú szabadság a tanulók számára a projekt minden fázisában. Az ismeretek, jártasságok, szokások stb. elsajátítását indirekt módon biztosítja. A cél sohasem a tanulás, hanem valamilyen konkrét cél, produktum, s a tanulás mintegy mellékterméke a produktum elérésére irányuló tevékenységnek. Módot ad az ismeretek integrálására, az iskolai és az iskolán kívüli világ közö i kapcsolat kialakítására. A projektmódszer hátrányai: Nehezen illeszthető a tantervbe, mert igényli annak megbontását. Nehezíti az ismeretek elméleti rendszerének kialakítását. Nehezen illeszthető a hagyományos szervezeti formák és keretek közé. Újfajta tanár-diák viszonyt feltételez. Természetesen a tanár irányíthatja a témaválasztást annak érdekében, hogy az kapcsolódjon a tananyaghoz. A cél meghatározása után jöhet a projekt tervezése. Tisztázni kell azt, hogy a cél elérése érdekében mire lesz szükség (anyagi források, eszközök, információk, külső segítség), és ezek honnan szerezhetők be. Mindezek tisztását követően elkezdődhet a feladatok kiosztása, a kisebb csoportok kialakítása. Ügyelni kell a csoport kialakításánál, hogy olyan tanulók kerüljenek egy csoportba, akik valóban együ tudnak dolgozni. Ezt követi az időterv elkészítése, melyet érdemes táblázatos formában rögzíteni, már csak azért is, mert így elkerülhetők a szervezetlenségből adódó bonyodalmak. A táblázatban fel kell tüntetni az ado tevékenységért felelős csoportot, a szükséges erőforrásokat és a feladat végrehajtására szánt időt. Ezután elkezdődhet a projekt végrehajtása, mely mindenképpen értékeléssel zárul. Az alábbi példa egy olyan projektet mutat be, melyet a mechatronikai technikus tanulók gyakorlati oktatásában hajto unk végre. Egy gyalogátkelő-vezérlő elektronikájának az elkészítését mutatjuk be lépésről lépésre. Természetesen i nem maga a feladat a lényeg, hanem a megvalósítás folyamata, mely bármilyen más gyakorlati probléma megvalósítására is alkalmazható. A projekt céljának kitűzése: Először ismertetjük magát a problémát. Megbeszéljük azt, hogy egy olyan útszakaszon, ahol viszonylag erős az autóforgalom és alkalomszerű a gyalogosforgalom, milyen problémát jelent elektronikával megoldani a feladatot. Nem célszerű olyan megoldást választani, amely ciklikusan leállítja, majd elindítja az autókat növelve ezzel a torlódást. Természetesen a feladat megbeszélése során arra törekszünk, úgy irányítjuk a beszélgetést, hogy a diákok fogalmazzák meg ezt a feltételt. I látják be, hogy miért olyan nagyszerű megoldás a programozható vezérlők megjelenése, olcsóbbá és egyszerűbbé téve az ilyen és ehhez hasonló feladatok megoldását. Amikor idáig eljutunk, jöhet a vezérlőelektronika megtervezése. Mivel a gyakorlati műhelyben lehetőség van az internet elérésére, illetve a diákok nagy része rendelkezik okostelefonnal, kézenfekvő, hogy az adatlapo-

12 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 11 kat ők keressék meg. Közben kivetítünk egy kapcsolást és nyáktervet melyet természetesen már kipróbáltunk, és részletesen megbeszéljük a működését. A projekt tervezése: 1. ábra: Gyalogátkelő-vezérlő kapcsolási és nyákrajza Az alábbi ábrán a projekt szerkezete, a projektháló látható. Ebből jól látszik, hogy a feladatok egymásra épülnek, ezért fontos a projekt időtervét betartani. 2. ábra: A projektháló

13 12 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük A tervezést követően létrehozzuk a munkacsoportokat, és kiosztjuk a munkafeladatokat. E ől kezdve a csoportok a saját feladatukkal foglalkoznak a projekt időterve alapján az alábbi táblázat szerint. Ssz. Tevékenység/ tanulói feladatok Felelős Módszerek munkaformák Időterv Prodoktum Erőforrás (anyagi) Probléma felvetése Áramkőr megtervezése Tanár és minden csoport Beszélgetés Nyito kérdések Vita IKT-módszerek 1. nap 1 óra 1. nap 2 óra Kapcsolás rajz NYAK-terv Kivetítő Internet Laptop Szakkönyvek Katalógus Internet Laptop Áramkör megépítése PIC program megírása 1-es, 3-as csoport 2-es, 4-es csoport Kooperatív munka 2 nap 7 óra 2. nap 7 óra 2 db működő áramkör Programok (szimulált) Nyomtató NYAK-lemez Maratókészlet Laptop 5. PIC égetése 6. PIC égetése 1-es, 4-es csoport 2-es, 3-as csoport 3. nap 2 óra 3. nap 2 óra Működő vezérlő Működő vezérlő Elektronikai gyakorlati műhely Tápegység 7. Értékelés Mindenki IKT-módszerek Megfigyelés Megfigyelés 3. nap 2 óra Dokumentáció a vezérlőről Kivetítő Internet Laptop A projekt megvalósítása: 1. táblázat: A projektfeladat idő- és erőforrásterve A PIC vezérlésű áramköröknek az a jó tulajdonsága, hogy ha megépítjük, még szinte nem csináltunk semmit, program nélkül használhatatlan. A programot pedig nem lehet anélkül megírni, hogy az áramkört ne ismernénk teljes részletességgel. Talán ez a legnehezebb az oktató számára, hiszen a diákok saját ismereteikre támaszkodva egyéni megoldásokat alkalmazhatnak. Oda kell menni minden csoporthoz, folyamatosan figyelni kell a munkát, ha szükség van rá, be kell avatkozni. A tapasztalat az, hogy a cél elérése érdekében képesek akár egyedül is információt szerezni (PIC utasításlista, példaprogramok ciklusokra stb.). A program írása egy ingyenesen használható fejlesztőeszközzel történik. Ezt azért tartjuk fontosnak, mert így lehetőség van arra, hogy a diákok az o honi környezetben is dolgozhassanak a programon. Ha elkészült a vezérlőprogram, jöhet a PIC égetése.

14 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 13 A projekt értékelése: 1. kép: Az elkészült vezérlő A projekt értékelésének célja, hogy visszatekintsünk a munkára, folyamatokra, a teljesíte és nem teljesíte feladatokra. Értékeljük a csoportfolyamatokat, a közreműködést és az elért eredményeket. Természetesen fontos, hogy egy projektben értékelhetnek a diákok, az oktatók, az együ működő partnerek is. Ez lehet végső értékelés, a projekt végén, egyfajta lezárásként, de lehet köztes, bizonyos mérföldkövek teljesítésekor. Az értékelés mikéntje is többféle lehet: megfigyelés, beszélgetés, írásbeli produktumok, önértékelés. Az értékelési szempontok is fontosak, mint a munkavégzés, a véleményalkotás önállósága, az együ működés foka, vannak-e saját ötletek, az önbizalom kérdése, a vitakészség, a kitartás Szimulációk A szimulációk olyan számítógépes programok, melyek költségek és veszélyek nélkül teszik lehetővé az ado téma gyakorlását. Kiválóan alkalmasak kísérletezésre, ezzel izgalmasabbá teszik a tanulást. Olyan törvényszerűségek is vizsgálhatók, melyek eszközök hiányában nem lennének bemutathatók. A szimulációkat az elektronika, automatika oktatása során használjuk. Olyan áramköröket szimulálunk, melyek nem csupán az elektrotechnika vagy az elektronika törvényeit demonstrálják, hanem az életből ve működő alkalmazások. Az alábbiakban néhány példát említünk. Előszerete el alkalmazzuk az Electronics Workbench (röviden EWB) programot az elektronika oktatásában. Előnye, hogy a diákok o hon is tudják használni, mert gyengébb teljesítményű számítógépeken is működtethető. Elsősorban azt használjuk ki, hogy anélkül vizsgálhatunk áramköröket, hogy megépítenénk. Természetesen ez nem helye esítheti a valós mérést, vizsgálatot, de az ismeretek elsajátításában nagyon sokat segít. Az egyik ilyen példa amikor nagyon jól használható a program a tranzisztoros alapkapcsolások oktatása. Segítségével be tudjuk mutatni a különböző alkatrészek szerepét úgy, hogy rögtön lá atjuk diákjainkkal annak szerepét, hatását az áramkörre. Anélkül, hogy túlságosan elmerülnénk a szakmai rész-

15 14 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük letekben, vizsgáljuk meg például a bázisosztó szerepének oktatását. Ha csak statikus módon, a táblánál néhány számítási példával illusztráljuk a bázisosztó szerepét, lehet, hogy a hallgatóság nagy része nem érti annak közvetlen hatását. Ha azonban az EWB-ben egy megépíte és szimulált áramkörben megváltoztatjuk a bázisosztó egyik ellenállásának értékét, rögtön láthatják annak hatását a munkaponti adatokra és ezen keresztül az egész áramkörre. Természetesen ez a módszer akkor használható hatékonyan, ha rendelkezünk interaktív táblákkal. 2. kép: Bázisosztó működésének magyarázata szimuláció segítségével A FluidSIM használatával az interaktív táblán az a célunk, hogy diákjaink összerakjanak egy működő vezérlést, pneumatikus kapcsolást. Ezt azzal kezdjük, hogy szövegesen és lehetőleg képi illusztrációval megfogalmazzuk a feladatot, mely könnyen köthető a valósághoz. Ezután a táblán elkezdjük virtuálisan összerakni az ado feladat pneumatikus vagy elektropneumatikus kapcsolását. A munka során arra törekszünk, hogy azt a diákot, akinek ötlete van, kihívjunk az interaktív táblához, és rábízzuk az ado alkatrész elhelyezését. Természetesen igyekszünk minél több tanulót bevonni a munkába. Sokféle utat bejárunk, mire elkészül a feladat, de a végére elérhető, hogy mindenki érti az ado vezérlés logikáját, működését. Az ismeretek elmélyítése érdekében, kétfős csoportokat szervezünk, és megcsináltatjuk a táblán lévő vezérlést a diákokkal saját számítógépükön. Meg kell említeni, hogy megengedjük, sőt ajánljuk a saját laptop használatát, mert így talán o hon is foglalkoznak a feladatokkal. Az alábbiakban ismertetjük a konkrét feladatot, melyet a fent leírt módszerrel oldanak meg a diákok.

16 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 15 Feladat Tervezze meg és szerelje össze az alábbi ábrán látható pneumatikus működtetésű prés kapcsolását! A ragasztókészülék az alábbiak szerint működjön: Biztonsági okokból az indítójelet a készülék nyomógomboktól (kétkezes indító) kapja. Körülbelül 1 sec reflexidőn belül egyszerre történjen a két nyomógomb megnyomása! A duga yúrúd a külső véghelyzet elérése után kb. 2 sec ideig szorítsa az alkatrészt, majd térjen vissza az alaphelyzetébe! A berendezés újraindíthatóságának feltétele az indítógombok felengedése (kitámasztás elleni védelem). 3. ábra: Ragasztógép

17 16 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 3. kép: FluidSIM szimulátor, elektropneumatikus kapcsolás szimulálása 4. kép: Pneumatikus fal Miután a szimuláció sikeres volt, a valóságban is megépítjük a szimulált kapcsolást. Természetesen nem présgépet építünk, hanem a FESTO pneumatikus oktatórendszerrel valósítjuk meg a szimulált vezérlést.

18 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 17 Lehetőség van olyan, általunk készíte programocskák, animációk használatára is az interaktív táblán, melyek segítik a tanulást. Ilyen például az ellenállások színkódjának visszafejtésére szolgáló program, a digitális technika oktatásában a számrendszerváltó program. 5. kép: Színkódvisszafejtő program 6. kép: Számrendszerátváltó program

19 18 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük A félvezetők oktatásánál pedig igen szemléletesen mutatja meg a szilíciumkristály szerkezetét és viselkedését különböző energiaszinteken az alábbi interaktív animáció. 7. kép: Félvezető kristály viselkedése a hőmérséklet függvényében Pedagógiai szempontból pozitív jellemzője ennek az animációnak, hogy interaktív is, hiszen a kezelő állítja be a hőmérsékletet Emuláció Emuláció Egy ado működési környezetet más körülmények közö utánzó technológia. Az emuláció lényege, hogy az emulált környezethez készült szoftverek és adatok feldolgozását lehetővé teszi az a ól eltérő jellemzőkkel rendelkező környezetben is (Wikipédia). A FESTO PLC oktatókészlete olyan rendszer, mely valós fizikai környezetben valósítja meg a számítógéppel támogato oktatást. Tartalmaz egy programot, mely a feladatokat látványosan flash-animációkkal jeleníti meg, illetve egy úgyneveze VEEP interfészt, melyen keresztül a kiválaszto feladat érzékelői és beavatkozói közvetlenül hozzáférhetők. Lehetőség van tehát a PLC-t (úgy, mint a valóságban) behuzalozni, és az általunk írt programot tesztelni. Tulajdonképpen ebben a rendszerben az az igazán nagyszerű, hogy azt, amit a képernyőn látunk, kívülről, a VEEP interfész különböző bemeneteire kötö feszültséggel (24 V) tudjuk vezérelni. A tanulók nagyon szeretik ezt, mert saját tempójukban haladhatnak, fokozatosan egyre nehezebb feladatokat megoldva. Fontos, hogy páros munka keretében dolgoznak, és egymást segítve oldják meg a feladatokat. Így sokkal motiváltabbak, valamint szívesebben dolgoznak ezzel az oktatórendszerrel.

20 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük kép: PLC EasyVeep 9. kép: PLC és Veep interfész

21 20 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 1.4. A kooperatív oktatási módszer A kooperatív tanulás nem csoportmunka, hanem olyan oktatási forma, melyben a csopor agok egymást segítve jutnak el a tudás megszerzéséig. Az ilyen oktatási formában nem a tanár a tudás forrása, hanem a csoport valamennyi tagjának érdeke, hogy valamit közösen megtanuljanak. Éppen ezért a kooperatív módszer az együ működő készség fejlesztését tartja szem elő. Egyenlő esélyt biztosít minden gyerek számára függetlenül tudásszintjüktől, etnikumuktól, nemüktől. Ugyanakkor belátható az is, hogy közösségépítő szerepe is van, hiszen a csoport tagjainak aktív részvételét teszi lehetővé. Vitathatatlan előnye ennek a módszernek, hogy a jól megszerveze kooperatív munka leveszi a tanár válláról az állandó irányítás kényszerét. Helye e figyelmét azokra a diákokra irányíthatja, akiknek erre nagy szükségük van. A kooperatív oktatás szervezésekor fontos, hogy tisztában legyünk a módszer hat kulcsfogalmával. Ezek: Csoport Kooperatív tanulásszervezés Együ működési szándék Együ működési készség Alapelvek Módszerek Amikor csoportokat alakítunk ki, fontos alapelv a heterogenitás figyelembe vétele. Ennek lényege: ha egy csoportban a diákok képessége eltér, tudnak egymástól tanulni. Az is fő szempont, hogy a kialakíto csoportokban legyenek fiúk-lányok vegyesen, lehetőleg hosszabb időn keresztül tartsuk egybe a csoportot, de öt-hat hetente alakítsunk újakat. A tantermet úgy kell berendezni, hogy a csopor agok gond nélkül kommunikálhassanak egymással, és mindenki láthassa a táblát és a tanárt. A megfelelő együ működési szándék kialakításához elengedhetetlen a kölcsönös tisztelet, szeretet és megbecsülés kialakítása mind a csoportban, mind az osztályban. Az alapelvek a kooperatív módszer lényegét adják, mint az építő egymásrautaltság, az egyéni felelősség, az egyenlő részvétel és a párhuzamos interakció A konnektivista tanulásmódszer Az eddig bemutato új tanulási módszerek sorrendje nem véletlen, hizszen igyekszünk a technológia fejlődésének megfelelően időrendbe szervezni. A konnektivista tanulási módszer ismertetése elő vizsgáljuk meg, hogy milyen technológiai fejlődés te e lehetővé kialakulását. Az internet elterjedésével lehetőség volt a tananyagok (könyvek, képek, oktatóvideók stb.) feltöltésére egy meghatározo honlapra, melyhez aztán könynyedén hozzáférhe ek a tanulók. Rengeteg információ és tudásanyag vált így elérhetővé, egyfajta technológiai támasza volt ez a hagyományos oktatási rendszernek. Lehetővé vált a tartalmak mindenkori elérése, ezzel kitágult az az idő, amikor a diákok tananyagokhoz férhe ek hozzá. Szabadon böngészhe ek a tananyagok közö, de nem volt lehetőségük saját tartalmakkal bővíteni azt.

22 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 21 A helyzet akkor változo meg, amikor kialakultak olyan interaktív közösségi oldalak az interneten (naplók, csevegők, wikik, fórumok stb.), ahova az internetezők saját tartalmakat tölthe ek fel, szerkeszthe ék a mások által felvi tartalmakat. Így megszülete a WEB 2.0, ahol a felhasználók maguk is tartalomszolgáltatók, tehát az internet szolgáltató médiumból tartalmat létrehozó platformmá vált. Természetesen ez a változás hatással volt az e-learning-re is, hiszen kialakultak a tanulóközpontú webes környezetek (e-learning 2.0). Manapság már a WEB 3.0 létrehozása a cél, melyet intelligens világhálóként értelmezhetünk, úgyneveze gondolkodó webként. A WEB 3.0 kapcsán értelmező keresésről beszélhetünk, ahol megjelenik a szemantikus technológia. Ezek voltak tehát a konnektivizmus kialakulásának technológiai feltételei. Maga a szó egyfajta tanulási módszert takar, amely hálózati alapokon működik, és kapcsolódik az informatikához, a pedagógiához és a hálózatkutatáshoz. A konnektivizmus szerint a tanulás informális, hálózatba szerveze, elektronikus eszközökkel támogato információcsere. A tanulás folyamatos, élethosszig tartó, más tevékenységekbe beágyazo, hálózatosodo tevékenységrendszer. Eredményessége jelentősen javítható azzal, ha a tanuló részt vesz a témával foglalkozó virtuális közösségben. Az így összeado tudás hálózatba szerveződik, és ismeretanyaggá válik. Ennek egyik példája a prezi.com honlapja, ahol az általunk kiado témakörből közösen készíte ek a diákok egy-egy prezentációt. A preziket megoszto ák egymás közö a csopor agok, és így összeadha ák tudásukat a cél elérése érdekében. Amikor elkészültek, közösen, egymással előre megbeszélve adták elő prezentációjukat, és azt megoszto ák az osztály többi tagjával is. Így létrejö egy olyan tudásanyag, melyet mindenki tudo használni a tanuláshoz. Természetesen ennek az volt a feltétele, hogy mindenki rendelkezzen internet-hozzáféréssel. A diákok is pozitívan álltak a feladathoz, eredményt produkáltak, ráadásul megismerte ük velük ezt magyar fejlesztésű prezentációs módszert Kollaboratív tanulási környezet A kollaboratív tanulási környezetek bemutatása elő fontosnak tartjuk a már ismertete kooperatív tanulási módszerrel való összehasonlítását. A legfontosabb különbség a két módszer közö az, hogy kollaboratív tanulás során a csoport minden tagja egy közös cél elérése érdekében tevékenykedik. Kooperatív módszernél is közös az elérendő cél, de o az egyes tanulók a saját céljaik eléréséért munkálkodnak. A lényeg, hogy a kollaboráció egy olyan szerveze csoportos tevékenység, mely egy problémára közös elgondolást, elképzelést alakít ki. A csopor agok kölcsönösen hozzáadják saját elgondolásukat a csoportéhoz a probléma megoldása érdekében. Mivel a csopor agok közö jelentős különbségek lehetnek (előismeret, logika, kreativitás stb.), a csoportszerepek cserélődhetnek, a munkamegosztás spontán. A kooperatív tanulási módszer szerint szerveze csoportokban a csopor agok a számukra előre kioszto, jól elkülöníthető feladatokat oldják meg, amit aztán előadnak a csoport többi tagjának, így járulva hozzá a probléma megoldásához. Természetesen ebben a formában a sze-

23 22 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük repek változnak, ki-ki a maga feladatáért felelős. Az alábbi táblázat jól szemlélteti a két módszer közö i különbségeket. Kollaboratív tanulás A tanulás csoport szinten történik. A feladatvégzés komplex szinten valósul meg, a tanulók a teljes feladatért felelősek. A tanulók szerepei cserélődnek. Kooperatív tanulás A tanulás az egyén szintjén valósul meg. Jól elkülöníte részfeladatok, az egyes feldatokért egy-egy tanuló a felelős. A tanulók szerepei előre kioszto ak, fixek. 2. táblázat: A kollaboratív és a kooperativ módszerek különbségei A következőkben nézzünk néhány online lehetőséget, melyek célja a közös munka támogatása. A wikik a legegyszerűbb online adatbázisok, melyeket mindenki szerkeszthet, bővíthet. Ha például az a feladat, hogy egy lexikont, fogalomtárat hozzon létre a csoport egy meghatározo témakörben, akkor az adatbázis folyamatosan növekszik, illetve a publikált tartalom dinamikusan változik. A csoport minden tagja egyenrangú, akik állományokat, megjegyzéseket, visszajelzéseket csatolhatnak egyes oldalakhoz. Tanári jegyzet kialakítására is alkalmas, a tanárok egymás oldalaira is hivatkozhatnak. Az így létrehozo adatbázis jól példázza a kollaboratív tanulási környezetet. Például, ha egy csopor ag olyan fogalmat szeretne hozzáadni az adatbázishoz, amely már létezik a rendszerben, a program ezt nem engedi. Ezért folytatnia kell a munkát, ezzel bővítve a fogalomtárat. A blog olyan interneten elérhető rendszer, melyen egy vagy több személy közzé teszi publikációit, ezekhez hozzá lehet szólni, lehet reflektálni. Kollaboratív módszer alkalmazásakor az oktató azt a feladatot adja a csoportnak, hogy hozzanak létre az ado témában egy blogot, s azt töltsék fel saját tartalmakkal, bejegyzésekkel, hozzászólásokkal. A médiamegosztó alkalmazások azt a célt szolgálják, hogy különböző médiaállományokat (kép, videó, hangfájl stb.) oszthassunk meg az interneten. Feladatként kiadható például egy olyan felület kialakítása, mely különböző ismeretközlő médiafájlokat tartalmazhat az ado témakörben. Természetesen a diákok egymás munkáját véleményezhetik, értékelhetik, így ösztönözve egymást. A közösségi könyvjelzők az ado témakörben fellelhető internetes hivatkozások gyűjteménye, melyet közzé teszünk. A kollaboratív csoport kialakíthat ilyen oldalt, meggyorsítva a keresést az ado témakörben. A fogalomtérkép alkalmazása során a tanár egy ado témakört jelölhet meg feladatként, melynek fogalomtérképét a csoport alakítja ki.

24 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük E-learning mint újgenerációs tanulási környezet Az e-learning nem más, mint számítógéppel segíte tanulási környezet. Olyan tanulást segítő számítógépes platform, mely a hagyományos oktatási formát (osztálykeret) támogatja, kiegészíti. Az e-learning rendszerek egyik fontos tulajdonsága, hogy hatékonyan szolgálják ki a tanulókat. Erre szükség is van, hiszen az élethosszig tartó tanulás filozófiája szükségszerűen olyan tudáshozzáférést követel meg, mely gyorsan, egyszerűen és olcsón elérhető. Az e-learning 1.0-s rendszerek statikus platformok, melyek moduláris felépítésűek, jól tagoltak, az információkat megfelelő keretekben ju atják el a hallgatóhoz. Fontos eleme az elektronikus tananyag, mely lehet egy jegyzet, könyv elektronikus változata vagy prezentáció. Természetesen nem elég csupán a tankönyvet részekre, fejezetekre szedve elhelyezni a rendszerben, hanem úgy kell kialakítani, hogy a fontos részekre visszatérjen, tartalmazzon köztes teszteket a megszerze tudás mérésére. Az internet fejlődése (WEB 1.0, WEB 2.0) az e-learningre is hatással volt. A közösségi oldalak megjelenésének (ahol közösen lehet tartalmakat létrehozni, kezelni, fejleszteni) példáját felhasználva kialakult a rugalmasabb, a tanulót középpontba helyező e-learning rendszer. Kétségtelen, hogy sokkal motiváltabbak azok a hallgatók, akik maguk is alakíthatják a tartalmakat, sokkal nagyobb érdeklődést mutatnak a téma iránt. Az így kialakult elektronikus tanulási környezetet nevezik e-learning 2.0-nak. Egy ilyen képességű rendszer a szabadon felhasználható MOODLE (Modular Object Oriented Dynamic Learning Environment angol kifejezés, azaz moduláris objektumorientált dinamikus tanulási környezet). A MOODLE egy tanulásirányító rendszer (LMS Learning Management System), melynek feladata, hogy a tanulót azonosítva megfelelő tananyagokhoz, kurzusokhoz rendelje. Fontos, hogy a rendszer képes naplózni a tanulók tevékenységét, melyből aztán statisztikák generálhatók. A későbbiekben ezek kiértékelhetők, és fontos információval szolgálhatnak a tanulók haladásáról, illetve képet adnak a tananyagok hatékonyságáról. Számtalan lehetőség van a kurzusok kialakításánál a hozzáférések, hozzárendelések szabályozására. Egy kurzushoz akár több tanárt, fórumot, a tanulók saját ötleteinek megjelenítésére alkalmas blogot is hozzárendelhetünk. Természetesen a kurzusok könnyen testreszabhatók, hiszen lehetnek téma- vagy közösségalapúak, heti vagy féléves bontásúak. Fontos, hogy a felhasználókat különböző csoportokhoz rendelhetjük hozzá, ezzel szabályozva a tevékenységüket.

25 24 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük 10. kép: SZEMESZ MOODLE 1.8. Virtuális tanulási környezet A virtuális tanulási környezetek tárgyalása elő tisztázni kell, hogy mit is tekintünk virtuális térnek. A virtuális környezet egy olyan háromdimenziós (3D), mesterséges, a valóságban nem létező tér, ahol mi magunk és mások is háromdimenziós formában, térben és időben egyszerre lehetünk jelen, és mindezt a saját nézőpontból ugyanannak látjuk. Tehát a virtuális térben mi magunk is jelen vagyunk egy avatár segítségével. Az avatár saját magunk megtestesítője, tulajdonképpen egy többé-kevésbé formálható alak. Fontos tisztázni, hogy az a tér, amiben az avatárunk létezik, állandó (PW, Persistent World), tehát bármikor beléphetünk, mozoghatunk, tevékenykedhetünk. Interaktív is, hiszen ha nem cselekszünk, akkor nem történik semmi. Az állandóság jelentősége abban áll, hogy rajtunk kívül mások is csatlakozhatnak ehhez a virtuális térhez (társas virtuális tér), következésképpen akkor is folyik az élet, ha mi kilépünk. Kapcsolódni az interneten keresztül, számítógép segítségével lehet. Ebből következik, hogy (az internet adta lehetőséget kihasználva) két vagy több olyan ember is találkozhat egymással, akik a valóságban nagyon messze élnek egymástól, a valós világban valószínűleg soha nem találkoznának. I elérkeztünk ahhoz a ponthoz (mármint a virtuális tér lehetőségeit tekintve), ahol szinte kínálkozik annak a lehetősége, hogy ezt a technikát, technológiát az oktatásban is használjuk.

26 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük kép: Virtuális környezet az oktatásban Mielő az oktatásban való alkalmazásával foglalkoznánk, vizsgáljuk meg a virtuális tér objektumait. Mivel virtuális és programmal létrehozo, nincs semmi akadálya annak, hogy bármilyen környezetet kialakítsunk, de általában nagyon hasonló a valósághoz. Találhatunk talajt, tárgyakat, épületeket, élőlényeket, de mint az előbb utaltam rá kialakíthatunk a valóságtól teljesen eltérő, kitalált környezetet. Ha továbbgondoljuk ezt a lehetőséget, és fókuszálunk az oktatásra, lehetőségünk van akár hagyományos osztálytermek, oktatószobák stb. kialakítására is. Többféle virtuális környezet létezik, de van egy speciális változata, az ún. CVE (collaborative virtual environment) együ működésre alkalmas virtuális környezet, mely az oktatás szempontjából nagyon fontos. Az egyik legnépszerűbb virtuális világ a Second Life, mely rendelkezik az előbb említe CVE tulajdonságokkal és PW (persistent world), vagyis állandó, maradandó világ. Miután nagyvonalakban tisztáztuk a virtuális terek, világok alapvető tulajdonságait, vizsgáljuk meg oktatási felhasználhatóságukat. Tény, hogy egy virtuális világ használatához rendelkezni kell szélessávú internetkapcsola al, nagy grafikus teljesítménnyel rendelkező számítógéppel és megfelelő jártassággal, ami megkérdőjelezheti a hasznosságát. Másik komoly aggály, hogy egy virtuális világ létrehozása, megtervezése nem egyszerű, komoly felkészültséget és sok időt kíván. Igazából akkor hasznos, ha olyan személyek kapcsolódnak be a folyamatba, akik máshogy erre nem lennének képesek.

27 26 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük A virtulális világ megnevezése Weblap, online elérhetőség Az indulás dátuma A felhasználók becsült száma Activeworlds activeworlds.com 1997? Barbie Girls barbiegirls.com millió Club Penguin clubpenguin.com millió Gaia Online gaiaonline.com millió Habbo habbo.com (országonként eltérő) millió Hello Ki y Online helloki yonline.com 2009? Roblox roblox.com 2006? Runescape runescape.com millió Second Life secondlife.com millió The Sims Online thesims3.com 2002? There there.com 2003? Whyville whyville.net millió World of Warcraft warcraft.com millió Teh Secret World thesecretworld.com GuildWars2 guildwars2.com táblázat: Népszerű virtuális világok A virtuális környezetek nagy előnye, hogy képesek pont azokat a hiányosságokat pótolni, melyek az iskolában, tanteremben nem állnak rendelkezésre. Például a projektmódszer alkalmazása során a maradandó virtuális környezet képes áthidalni a merev tanórai szerkezetet, évfolyamkorlátokat, sőt a tanórán kívüli tevékenységeket is megkönnyíti. Nagyon hasznos lehet akkor, ha különböző anyanyelvű résztvevők vannak jelen a virtuális világban, hiszen rákényszeríti az avatárokat az idegen nyelvi kommunikációra. Nem beszélve arról, hogy könnyen létre lehet hozni közös produktumot, modelleket (pl.: bioenergiával működő település). Az előbb említe idegen nyelvi kommunikációs példát tovább gondolva, kézenfekvő, hogy a nyelvoktatásban való alkalmazása is óriási lehetőségeket rejt. Kiválóan alkalmas arra is, hogy a mássággal kapcsolatos toleranciát fejlesszük; gondolok i arra, hogy ha az avatár kerekesszékhez van kötve, a résztvevők átérezhetik, megtapasztalhatják a mozgásszabadság hiányát. A virtuális környezetet fel lehet használni olyan dolgok oktatására is, amelyek a valós térben nem vagy nehezen lennének megoldhatók. Kialakíthatók ugyanis olyan környezetek, amelyek nem léteznek, és ezt fel tudjuk használni az oktatásban. Például egy konyhai tűz eloltásának bemutatása i kockázatmentes, vagy belebújhatunk egy sejt belsejébe. A virtuális tér kreatív kialakításával egyértelműen sokféle oktatási helyzetet alakíthatunk ki.

28 Módszertani bevezetők: az új generációs tanulási módszerek és könyezetük kép: Empátia- és toleranciatréning virtuális környezetben A továbbiakban a megújuló energetikai technikus szakma gyakorlati képzésével foglalkozunk. A témakörök kidolgozásánál szem elő tarto uk az előzőekben ismertete újgenerációs módszerek és környezetek alkalmazását.

29 28 Munkavédelem 2. Munkavédelem 2.1. Elsősegélynyújtás a gyakorlatban Elméleti bevezető Az elsősegély az első segítség a bajba juto embernek. A szakszerű első beavatkozás emberi életeket menthet. Az elsősegélynyújtás a végleges szakellátás megkezdése elő i egészségügyi beavatkozás, amelyet bárki végezhet. Az elsősegélynyújtás célja a baleset vagy hirtelen egészségkárosodás közvetlen következményeinek elhárítása, és az állapot további romlásának kivédése. Fontos, hogy a sérült a legrövidebb időn belül megkapja azt a segítséget, amely megakadályozza, hogy állapota a szakellátás megkezdéséig súlyosbodjon, illetve ne keletkezzenek olyan elváltozások, amelyek már visszafordíthatatlanul halálhoz vezetnek. Szem elő tartandó szabály az elsősegélynyújtás során, hogy soha ne tegyünk többet, mint ami feltétlenül szükséges, illetve a beavatkozásokat mindig megfelelő időben végezzük el! Az elsősegélynyújtás általános szabályai: 1. Előzzük meg az újabb baleset bekövetkeztét! 2. Gyorsan és lényegre törően tájékozódjunk a történtekről, a segélyre szorulók számáról, állapotáról és a helyszíni körülményekről! 3. Mindig gondoskodjunk további segítségről, egészségügyi szakellátásról, illetve a megfelelően elláto beteg szakszerű beszállításáról kórházba vagy orvosi rendelőbe. 4. Haladéktalanul és gyorsan, de kapkodás nélkül, gondosan, alaposan végezzük el a szükséges beavatkozásokat! 5. A sérültet mindig fektessük vagy legalább ültessük le! 6. A baleseti helyszínt csak annyira változtassuk meg, amennyire az elsősegélyhez okvetlenül szükséges! 7. Soha ne bocsátkozzunk tudásunkat meghaladó ténykedés felelőtlen kalandjába! A baleseti helyszín A baleseti helyszín az a terület, ahol az egészségkárosodás megtörtént. A baleseti helyszín további veszélyeket rejthet magában, amelyek az elsősegélynyújtást is fenyegethetik (zárt térben felgyülemle gáz, közlekedési balesetkor az arra haladó járművek, feszültség ala lévő áramkör stb). Magunk és a bajba juto érdekében arra kell törekednünk, hogy ezt a veszélyt minimálisra csökkentsük. Az áramütö ember az izomgörcs mia gyakran képtelen elengedni a feszültség ala álló vezetéket. Amennyiben lehetséges, a kapcsolónál vagy a biztosítéknál meg kell szakítani az áramkört mielő hozzáérünk a baleseteshez. Ha ez valamilyen okból lehetetlen, akkor bármilyen szigetelt vagy áramot nem vezető, pél-

30 Munkavédelem 29 dául faeszközzel kell a vezetéket eltávolítani az áramütö ől. A nagyfeszültségű áramkörből (1000 V fele ) történő kimentéskor ez az eljárás nem alkalmazható, mert a sérült megközelítése életveszélyes. Csak szakember által elvégze feszültségmentesítés után közelíthető meg az áldozat. A sérülések súlyosságára utaló jelek Életveszélyre utaló jelek: 1. A nyak, a vállöv, a felkar, a comb területén nagyfokú vérzés. 2. A légző mozgás hiánya. 3. Mozdulatlanság, amely felszólításra és fájdalomingerre is fennáll. 4. Az arc szürkéssápadt és verejtékes (sokk). Súlyos sérülés: 1. Erős fájdalom, amely lehet állandó vagy időszakos, mozgásra fokozódó, görcsös, szorító, valamely irányba kisugárzó. 2. Fulladás, amely lehet testhelyze ől függő vagy független. 3. Fülzúgás, ke ős látás, egyensúlyzavar. Könnyű sérülés: A kérdésekre pontos, kielégítő válaszokat ad. Sebei kis kiterjedésűek és felületesek. Vérzése szivárgó jellegű (gyöngyözik). Törzsét és végtagjait á apintva, megmozgatva erős fájdalmat nem okozunk. Az életveszély elhárítása érdekében végzendő teendőket nevezzük sürgős beavatkozásnak, amelynek elmaradása a beteg vagy a sérült állapotában vissza nem fordítható változásokkal jár. A sérült azon állapotát nevezzük életveszélyesnek, amely rövid időn belül biológiai halállal végződhet, ugyanakkor a halálos kimenetel elhárítására megalapozo remény van.

31 30 Munkavédelem Elsősegélynyújtási gyakorlat Ideiglenes sebellátás 1. sebkörnyék tisztítása 2. vérzés csillapítása 3. a seb steril fedése 4. a sérült testrész rögzítése A sebkörnyék megtisztítását a közvetlen sebszéltől kifelé irányuló húzásokkal 1-2 cm-es sávban végezzük. A tisztítás történhet az elsősegélynyújtó ládákban található jódtinktúrával és szintetikus jóddal (Betadinnel) is. Legalább kétszer fertőtlenítsük a sebkörnyéket. Sebbe jód ne kerüljön! Nagyfokú vérzés esetén a sebfertőtlenítéstől tekintsünk el! Az elsődleges feladat ilyenkor a nyomókötés felhelyezése. Hajszáleres vérzést steril lappal úgy fedünk, hogy a steril lap sebre kerülő részét nem fogjuk meg. A steril lapot rögzíthetjük pólyamenetekkel és ragtapaszcsíkokkal is. Feladat: 4. ábra: Vérzéstípusok 5. ábra: Nyomókötés A csoport valamennyi tagja készítsen ujjkötést és nyomókötést az ismertetettek alapján!

32 Munkavédelem 31 Kötések tes ájak szerint (fedő és rögzítő kötések) 6. ábra: Fejkötés 7. ábra: Szem, fül bekötése 8. ábra: Vállkötés 9. ábra: Ujj bekötése 10. ábra: Állkötés 11. ábra: Térdkötés pólyával 12. ábra: Alkar és felkar, illetve könyökés vállízület rögzítése (Dessault-kötés)

33 32 Munkavédelem Fektetési módok és alkalmazásuk Eszméletlen beteg fektetési módja 13. ábra: Stabil oldalfekvő helyzet Sokkos és ájult beteg fektetési módja (az agyrázkódo beteg is) Nem eszméletlen fejsérült fektetési módja 14. kép: Megemelt fejjel fektetés 13. kép: Megemelt lábakkal fektetés Hasi fájdalom esetén a helyes fektetési mód 14. ábra: Megemelt fej, felhúzo láb

34 Munkavédelem 33 Az eszméletlen, arckoponyatörö beteget úgy fektetjük, hogy hason fekszik, miközben homlokát, mellkasát támasztjuk alá. A fektetési módokat úgy választjuk ki, hogy az életveszélyes állapotokat veszszük elsődlegesen figyelembe. Például hasi sérültet, ha sokkos is, nem a hasi sérülésének megfelelően, hanem az életveszély mia sokkfektetésbe helyezzük! Újraélesztés Szobahőmérsékleten kb. 4-5 percünk van, hogy az agy sejtjeinek visszafordíthatatlan bomlása ne kezdődjön el, ne alakuljon ki az agyhalál állapota. Jeges vízbe ese embernél még 1/2 óra elteltével is van esély a sikeres újraélesztésre, mivel a lehűlt sejtek oxigénigénye minimális. A légzés és keringés megszűnte után rövidebb-hosszabb ideig a sejtek még életképesek maradnak. Ha ezen időn belül helyreállítjuk vagy mesterségesen fenntartjuk a vérkeringést és a légzést, akkor a sejtek életben maradnak, ellenkező esetben elpusztulnak. Eszméletlenség vizsgálata. Köszönünk, megrázzuk a vállát. Ha nem reagál, tehát eszméletlen a beteg, akkor haladéktalanul mentőt kell hívni. Ha légúti elzáródásra utaló jel van, akkor ki kell nyitni a száját, megvizsgálni a garatüregét, és kitakarítani, ha szükséges. Légzésvizsgálat Fej hátraszegése, áll előreemelése és fejünket a lemezteleníte mellkas irányába fordítjuk, fülünket a beteg orrához helyezzük. Tíz másodpercig vizsgáljuk, hogy van-e légzés, vagyis: 1. Halljuk-e a kiáramló levegőt? 2. Érezzük-e a kifújt levegőt? 3. Látjuk-e a mellkas-has határán az emelkedést és a süllyedést? Ha a keringésnek nincs jele (a beteg nem mozog), akkor a beteget valamilyen kemény alapra kell helyezni, és mellkaskompressziókat kell alkalmazni. Szívmasszázs, lélegeztetés A beteg válla mellé térdelve a fejtől távolabbra eső kezünket a beteg szegycsontjának alsó harmadára fektetjük, ujjakkal a fej felé. Másik kezünkkel átfogjuk a mellkason lévő kezünket és függőlegesen lenyomjuk a mellkast kb. 3-5 cmre, 100/perc gyorsasággal. A 30. mellkaskompresszió után hátraszegjük a beteg fejét, bezárjuk a száját. Egyrétegű textílián keresztül (mely pl. a beteg inge is lehet) szájból orrba lélegeztetünk, kb ml levegőt. Befújás után a beteg mellkasa felé fordítjuk a fejünket, és láthatjuk a mellkas süllyedését, halljuk a kiáramló levegőt. Ezt ismételjük meg még egyszer.

35 34 Munkavédelem 16. ábra: Mesterséges lélegeztetés 15. ábra: Mellkaskompresszió Ha nem a mellkas süllyed, hanem a gyomor emelkedik, akkor a gyomorból ki kell nyomni a levegőt, majd a száj-és garatüreget kitisztítani. Ezek után folytatható az újraélesztés. A mellkaskompressziók és a lélegeztetés számának aránya 30:2. A műveletet mindaddig folytatjuk, amíg meg nem érkezik a mentő, vagy a fülünkkel halljuk, érezzük, valamint látjuk a mellkason, hogy a beteg önállóan lélegzik. Sikeres újraélesztés esetén a beteget stabil oldalfektetésbe helyezhetjük, ha a beteg légzésszáma percenként 10-nél több vagy 40-nél kevesebb. Minden más esetben tovább kell lélegeztetni! Felnő embereknél egyébként a normális légzésszám 14-16/perc, a szív pedig percenként at ver normális esetben. Ellenőrző kérdések és feladatok 1. Mi az elsősegélynyújtás célja? 2. Sorolja fel az életveszélyre utaló jeleket! 3. Mi a mentők telefonszáma? 4. Mutassa be a stabil oldalfekvés alkalmazását! 5. Mennyi ideig vizsgáljuk a légzést? 6. Mennyi a mellkaskompressziók és a befújás aránya felnő ek esetén? 7. Mutassa be az újraélesztést!

36 Munkavédelem Berendezések érintésvédelmi vizsgálata Elméleti összefoglaló Az érintésvédelem célja: Megelőzze a villamos berendezések aktív részével való érintkezést, valamint elhárítsa a villamos berendezések üzemszerűen feszültség ala nem álló, de meghibásodás folytán feszültség (tes árlat) alá kerülő részének érintéséből származó veszélyeket. Védővezetős érintésvédelmi módok: Védőföldelés közvetlenül földelt rendszerben (TT-rendszer) 17. ábra: A TT-rendszer A jelölésnél az első T betű azt jelenti, hogy a rendszer az áramforrásnál közvetlenül le van földelve, míg a második betű jelentése az, hogy az érintésvédelemmel véde testek földelve vannak. A TT-rendszer működési elve az, hogy a véde test földelése következtében szigetelési hiba esetén a hibahelyen földbe folyó áram lép fel, s ez a földelés ellenállásán (RA) keresztül záródik. Ha az áram kicsi, akkor a földelési ellenálláson kis feszültségemelkedést hoz létre. Ha viszont az áram nagy, akkor vagy a túláramvédelem, vagy az erre a célra beépíte áramvédő kapcsoló kiold.

37 36 Munkavédelem Védőföldelés földeletlen és közvetve földelt rendszerben (IT-rendszer) 18. ábra: Az IT-rendszer Ha a tápláló hálózat nem közvetlenül, hanem I impedancián keresztül földelt vagy egyáltalán nem földelt, akkor ennek jele IT-rendszer. Az I betű a hálózati csillagpontba kötö impedanciát jelenti. A T betű i az érintésvédelemmel elláto testek védőföldelését jelenti. A hálózat földelésébe beiktato impedancia nagy értéke mia a szigetelési hibahelyen fellépő hibaáram kicsi, ennek megfelelően ilyen földzárlat esetén nem számolhatunk a túláramvédelem megszólalásával. Nullázás (TN-rendszer) Ha a közvetlenül földelt közműhálózatot üzemeltető áramszolgáltató ehhez hozzájárul, akkor a nullavezetőt védővezetőként is szabad felhasználni, ez a nullázás, nemzetközi jelölése TN-rendszer. Ebben a kétbetűs jelölésben a második betű a testhez kötö nullavezetőt jelöli. Elvben ennek három megoldása van. Az első szerint sehol sem építenek ki külön védővezetőt, az egyfázisú üzemi áramok vezetésére szolgáló nullavezetőt (jelölése N=neutral) kötik minden fogyasztói készülék testére. 19. ábra: A TN-C rendszer 20. ábra: A TN-S rendszer 21. ábra: A TN-S-C rendszer

38 Munkavédelem 37 Áramvédő kapcsolás 15. kép: A háromfázisú áramvédő kapcsoló elvi felépítése és fényképe Az áramvédő kapcsolás lényege, hogy a véde áramkör (fogyasztói oldal) valamennyi üzemi áramot vivő vezetőjét egy közös különbözeti áramváltó ablakán vezetik át, míg a védővezetőt ezt megkerülve építik ki (PE). Minden áramot vezető körül mágnes tér alakul ki. Ha a fogyasztóhoz menő (Ibe) és onnan viszszajövő (Iki) üzemi áramok összege zérus, vagyis tes árlat nincs, a különbözeti áramváltó ablakában nem lesz gerjesztés, a vasmagban nem keletkezik fluxus, az áramváltó kioldó tekercsében áram nem fog folyni. Ha viszont az áramvédő-kapcsolóval véde fogyasztói oldalon tes árlat lép fel, akkor ennek árama a védővezetőn záródik (Ihiba), mely nem haladhat át a különbözeti áramváltó ablakán, így o a befolyó és kifolyó áramok összege nem lesz zérus. Az áramváltó meghúz és kikapcsol, ha a hibaáram meghaladja az áramvédő kapcsoló névleges különbözeti áramát. Egyenpotenciálra hozó hálózat 22. ábra: EPH-hálózat kialakítása családi háznál

39 38 Munkavédelem A külön erre a célra kialakíto vezetőhálózat segítségével fémesen össze kell kötni a villamos fővezeték érintésvédelmi védővezetőjét, az épülethez kiépíte fő földelővezetőt, az épületben lévő fémes közüzemi csővezetéket, a szerkezeti fémrészeket, a központi fűtést és a légkondicionáló rendszereket, a vasbeton épületszerkezetek fő fémrészeit. Védővezető nélküli érintésvédelmi módok Villamos szerkezet elszigetelése Minden 25 V-nál nagyobb névleges feszültségű villamos szerkezetnek van alapszigetelése. Ez az a szigetelés, amely a szerkezet aktív részei és teste közö van, s ez védi meg a szerkezet kezelőjét a ól, hogy a rendes használat közben áramütést kapjon. Éppen e szigetelés meghibásodása következtében felléphető balesetek elhárítására alkalmasak a közvete érintés elleni védelmi módok. Ezek egyik módja az, hogy az alapszigetelést még egy kiegészítő szigeteléssel veszik körül. Ezt az elrendezést ke ős szigetelésnek nevezik. Környezet elszigetelése Nem a villamos szerkezetet, hanem a veszélyeztete kezelőt szigetelik el a földpotenciáltól. A villamos szerkezet közelében lévő padlónak és falaknak is jó szigetelőképességűnek kell lenniük. Földeletlen egyenpotenciálra hozás Minden egyidejűen érinthető testet és idegen vezetőképes részt egymással földeletlen egyenpotenciálra hozó vezetéken át összekötnek. Fontos megkötés, hogy a testeken és az idegen vezetőképes részeken keresztül sem földelődhető. Védőelválasztás A véde villamos szerkezetet nagy biztonságú elválasztó transzformátoron keresztül földeletlen rendszerrel táplálják. Ez a táplálás annyiban különbözik a korábban említe ITrendszertől, hogy olyan rövid vezetékrendszeren keresztül táplálnak, amelynek a földhöz viszonyíto kapacitása elhanyagolható. Ennek következtében még a fázisvezető közvetlen érintése is veszélytelen. 23. ábra: Védőleválasztás elvi felépítése

40 Munkavédelem 39 Érintésvédelmi törpefeszültség Az érintésvédelmi törpefeszültség olyan, 50 V váltakozó vagy 120 V egyenfeszültségnél kisebb feszültségű hálózat, ahol a nagyobb feszültség rendszerbe kerülése akadályozva van. Feszültségmentesítés A feszültségmentesítés a következő, fel nem cserélhető sorrendű műveletsor elvégzését jelenti: 1. A feszültségmentesítendő rész kikapcsolása, leválasztása. 2. A visszakapcsolás megakadályozása, letiltása. 3. A feszültségmentesség ellenőrzése. 4. A visszamaradt töltések kisütése, földelés vagy rövidre zárás. 5. A feszültségmentesíte rész körülhatárolása. Érintésvédelmi mérés gyakorlati feladat 1. Ellenőrizze a védővezető folytonosságát! A mérés csak feszültségmentesíte (kikapcsolt) hálózaton végezhető el! 2. Mérjen szigetelési ellenállást a különböző fogyasztói készülékeken! A mérés csak feszültségmentesíte (kikapcsolt) hálózaton végezhető el, a terheléseket le kell kapcsolni, mert a párhuzamosan kapcsolódó terhelések a mérést meghamisíthatják! 3. Mérje meg a fázisvezető és a nullavezető, a fázisvezető és a védővezető, valamint a nullavezető és a védővezető közö i szigetelési ellenállást! 4. Mérje meg az áramvédő kapcsolók kioldási áramát és lekapcsolási idejét! 5. Határozza meg a hurokimpedanciák nagyságát a TN-rendszerű hálózat különböző részein! Ellenőrző kérdések 1. Mit értünk érintésvédelem (közvete érintés elleni védelem) ala? 2. Mik az önműködő kikapcsoláson alapuló (védővezetős) érintésvédelmi módok? 3. Mi a különbség a TN- és a TT-rendszer közö? 4. Mi a különbség a TN-C, TN-S és a TN-C-S rendszerek közö, és hol alkalmazzák ezeket? 5. Mi a hurokellenállás (hurokimpedancia)? 6. Ismertesse az áramvédő kapcsolás elvét! 7. Áramvédő kapcsolás esetén hol szabad a nullavezetőt leföldelni, vagy a védővezetővel összekötni? 8. Mi az előnye az IT-rendszernek? 9. Mit nevezünk érintési feszültségnek, és mi befolyásolja a nagyságát?

41 40 Munkavédelem 2.3. Helyiségek szellőzésének vizsgálata Elméleti összefoglaló A szellőzés az építmények belső levegőjének cseréje külső friss levegővel. A tartózkodási térbe káros anyagok kerülnek be, melyek hosszabb-rövidebb idő múltán szennyezik a levegőt, ezért szükségessé válik annak kicserélése. A szellőzés ala a helyiség szennyeze levegőjét eltávolítják, és külső levegővel pótolják. A szellőzés folyamata létrejöhet természetes mozgató erők (sűrűségkülönbségből adódó felhajtóerő, szél) céltudatos kihasználásával. Ebben az esetben az épület és az épületszerkezetek megfelelő kiképzésével energiafelhasználás nélkül biztosítható a helyiségek szellőzése. A szellőzésnek ezt a fajtáját természetes szellőzésnek nevezik. Ha alkalmazására nincs mód, a szellőzés biztosításához szükséges levegőmozgást mechanikusan, mozgási energia felhasználásával tartják fenn. A szellőzésnek ezt a módját mesterséges szellőzésnek nevezik. Természetes szellőzés A hőmérséklet-különbség és a szél hatására a helyiség és a külső légtér közö a határoló szerkezetek nyílásain keresztül mindig keletkezik légáramlás. Ha a külső levegő kezelés nélküli bevezetése megengede, a természetes légcserét tudatosan felhasználják a helyiség szellőzésére. A lakó- és középületek mellékhelyiségeit, továbbá az ipari csarnokokat lehetőleg természetes légcserével szellőztetik. Főleg a melegüzemek szellőzése igényel nagy légmennyiséget. A fellépő hőkülönbségeket használják fel a szellőzés energiaforrásául. A csarnokok belső légtere állandóan melegebb, mint a külső levegő. A belső levegő sűrűsége kisebb, mint a külső levegőé. Az épület oldalfalait alul és felül nyitható ablakfelületekkel látják el. Szélcsend esetén nyito ablaknál a közlekedőedények törvénye szerint az alsó nyílásokon a hideg, nagyobb sűrűségű levegő áramlik be a helyiségbe, a felső nyílásokon pedig a belső, kisebb sűrűségű meleg levegő áramlik ki a szabadba. Ilyen irányú légáramlás akkor keletkezik, ha az alsó nyílásnál kívül, a felső nyílásnál belül nagyobb a nyomás. Eszerint kell lennie egy olyan szintmagasságnak is, ahol a külső és a belső nyomás azonos. Ezt a szintet nevezik semleges zónának. Mesterséges szellőztetés Mesterséges szellőztetés esetén gépi berendezésekkel biztosítják a légcserét. A levegőt ventilátor mozgatja, mely villamos energiát igényel. Előnye: 1. állandó hatásos nyomás érhető el; 2. a levegő szűrhető; 3. szigetelt légcsatornával tetszőlegesen vezethető; 4. mennyisége szabályozható.

42 Munkavédelem 41 Hátránya: 1. energiafogyasztással jár; 2. kezelést igényel; 3. a gépi berendezés helyigényes; 4. szakszerű kezelés és karbantartás, állandó felügyelet szükséges. A szellőző vagy szellőztető berendezések osztályozása Elszívó a berendezés, ha a szellőztete helyiségben üzemelés közben a külső légnyomáshoz képest kisebb nyomás van. Ezt a szellőzést akkor alkalmazzák, ha a helyiségben keletkező szennyeződés terjedését a szomszédos helyiségek felé meg kell akadályozni. A kisebb nyomás következtében a szennyeze levegő nem áramolhat át a vele szomszédos helyiségekbe. Befúvó a berendezés, ha üzemidő ala a szellőztete helyiségben a külső légtérhez képest túlnyomás uralkodik. Akkor alkalmazzák, ha a szellőztete helyiséget meg kell védeni a szomszédos helyiségek levegőjének beáramlásától. A túlnyomás következtében a levegőáramlás csak a szellőztete helyiségből környezete felé jöhet létre. Kiegyenlíte a berendezés, ha a szellőztete helyiségben a levegő nyomása megegyezik a külső nyomással, tehát sem kisebb nyomás, sem túlnyomás nincsen. A berendezés megválasztását a helyi igények alapján kell eldönteni. A levegő mozgása a szellőztete helyiségben A levegőbefúvó és -elszívó nyílásokat úgy kell elhelyezni, hogy a légmozgás az alábbi igényeket kielégítse: 1. a légmozgás ne okozzon huzatot; 2. iránya egyezzék meg a helyiségben keletkező természetes légmozgás irányával; 3. a tiszta szellőzőlevegő érje a bent tartózkodókat; 4. a szennyeze levegő kerülje el a bent tartózkodókat; 5. az egész tartózkodási zónát öblítse át a szellőzőlevegő; 6. a szellőztete helyiségben ne legyen holt légtér. Az összes szempontot nehéz kielégíteni, mert a feltételek sokszor ellentmondóak. Az összes igény figyelembevételével három főbb levegőztetési rendszert különböztetnek meg: 1. befúvás lent, elszívás fent (levegőztetés alulról felfelé); 2. befúvás fent, elszívás lent (levegőztetés fentről lefelé); 3. befúvás és elszívás fent (levegőztetés lefelé és felfelé) A magasan elhelyeze befúvónyílásokban a légsebesség 2-3 m/s lehet. A légsebességet úgy kell megválasztani, hogy a tartózkodási zónában 0,5 m/s-nál nagyobb ne legyen, mert ez huzatérzetet kelt. Az elszívó nyílások elosztása egyenletes legyen, és még kis távolságban se okozzanak huzatérzetet. A tartózkodási zónában is elhelyezhetők. Meleg levegőt télen a külső, hideg felületek mentén célszerű a helyiségbe vezetni. Ha a kifúvónyílás emberek közelében van, a szel-

43 42 Munkavédelem lőzőlevegő sebessége legfeljebb 0,4 m/s, ha a befúvónyílások alulról felfelé szellőztetnek, a maximális levegősebesség 0,5 m/s. A szellőztete helyiségben kellemetlen légáramlás ne álljon elő. Ennek érzékelési határa 20 C hőmérsékletű levegő esetén 0,3 m/s, 25 C hőmérsékletű levegőnél 0,5 m/s. A szellőzőrendszerek kialakítása Elszívó szellőzés Kis méretű, szennyeze levegőjű helyiségekben használatos (WC, fotólabor stb.). A helyiség szennyeze levegőjét ventilátorral elszívják, és a szabadba vezetik. Ez a szellőzési rendszer a helyiségben a légköri nyomáshoz képest kisebb nyomást létesít. Az elszívo levegőt a helyiség környezetéből beáramló levegő pótolja. A levegő-utánpótlás biztosítására a szellőztete helyiséget megfelelő nyílással kell ellátni a szomszédos helyiség felé. Minthogy a helyiségbe beáramló levegő semmilyen előkészítésen (szűrés, melegítés stb.) nem megy keresztül, a levegő-utánpótlást biztosító nyílást olyan helyiség felé kell kialakítani, amelyből tiszta és kellő hőmérsékletű levegő nyerhető. Gondoskodni kell arról is, hogy üzemszünetben az elszívó és a levegőpótló nyílást is el lehessen zárni. Ezzel megakadályozzák pl. télen a külső hideg levegő beáramlását, a szennyeze levegő bejutását a szomszédos tiszta levegőjű helyiségbe. Befúvó szellőzés Közepes méretű helyiségek (műhely, iroda, kiállítási csarnok stb.) esetén alkalmazzák, amikor a levegő szennyeződése kisfokú és az könnyen eltávozhat. Ez a szellőzés rendszerint előkészíte (szűrt, melegíte stb.) levegőt szállít a helyiségbe, és a szennyeze levegőt az épület nyílásain nyomja ki. A rendszert üzemelés közben a túlnyomás jellemzi. A szennyeze levegőt lehetőleg külső légtér felé kell elvezetni. Üzemszünet ala a befúvó és a távozó levegő nyílásait célszerű elzárni. Befúvó és elszívó szellőzés Nagy helyiségek szellőzésére, az egyenletes elosztás és megfelelő nyomásviszonyok fenntartására alkalmas. A szellőzőlevegő elvezetése ventilátorral történik. A befújt és az elszívo légmennyiség arányának megfelelően kisebb nyomás, túlnyomás vagy atmoszférikus nyomás uralkodik a szellőztete helyiségben. Ez a szellőző a legsokrétűbb rendszer. Kisebb nyomást úgy tudnak biztosítani, ha a befújt légmennyiség az elszívo mennyiségnek csak 70-90%-a. Kisebb nyomást kell alkalmazni nem gázüzemű konyhákban, fertőzö légterekben, é ermekben stb. Túlnyomás úgy érhető el, ha a befújt légmennyiségnek csak 70-90%-át szívják el ventilátorral. Túlnyomást kell fenntartani színházban, moziban, gyűlésteremben, nagy légterű irodákban, áruházakban stb. Kiegyenlíte rendszer esetén két egyforma légszállítású ventilátort használnak. Kiegyenlíte szellőzést alkalmaznak, ha a szellőztete helyiség és környezete levegőjének jellemzői csaknem azonosak.

44 Munkavédelem 43 A szellőzőlevegő mennyiségének meghatározása A szellőzés célja a tartózkodási tér levegőjének megkívánt állapotszinten való tartása. A megfelelő mennyiségű friss vagy kezelt levegőt a tartózkodási térbe kell ju atni. A szellőzőlevegő mennyiségét és minőségét úgy kell meghatározni, hogy a káros szennyezőanyagok koncentrációja és a hőmérséklet a megfelelő határokat ne haladja meg. A szellőzőlevegő mennyiségét a hőfejlődés, a nedvesség képződése és a káros szennyezőanyagok koncentrációja alapján határozzák meg. Olyan esetben, amikor mindhárom szempontot vizsgálni kell, a kiadódó legmagasabb levegőigény a döntő. A szellőzőlevegő kezelése A szellőzőberendezéseknél a levegőt porleválasztóval szűrni kell. A szűrő kiválasztása a helyi viszonyoktól függ. Átmeneti időben és télen a friss levegőt léghevítővel a szükséges hőmérsékletre melegítik. Ha a szellőzőlevegő a helyiséget fűti is, a szellőzést légfűtésnek nevezzük. A szellőzőlevegő legfeljebb 60 C lehet, ha a levegőeloszlást és a jó keveredést a tartózkodási magasság fölö biztosítani tudják. Kötelező friss levegő Ahol a levegő szennyeze sége, illetve elhasználódása kizárólag emberi o -tartózkodásból ered, személyenként legalább a következő frisslevegő-térfogatáramot kell a helyiségbe betáplálni, vagy annak bejutását biztosítani: Legkisebb térfogat/fő A munka jellege m 3 /s m 3 /h Szellemi munka 0, Könnyű fizikai munka 0, Közepesen nehéz fizikai munka 0, Nehéz fizikai munka 0, Ellenőrző kérdések, feladatok 4. táblázat: Friss levegő mennyisége 1. Mikor alkalmaznak mesterséges szellőzést, mi az előnye, illetve hátránya? 2. Ismertesse a mesterséges szellőzés típusait?

45 44 Munkavédelem 2.4. Helyiségek, berendezések hőmérsékletének mérése, hőkamera A hőkamera A hőkamera működésének alapja, hogy minden fizikai anyag, amely melegebb, mint az abszolút 0 fok (azaz -273 C), az emberi szem számára láthatatlan hullámhosszon (a 8-15 µm hullámhosszú infra tartományban) elektromágneses sugárzást bocsát ki (1. ábra). 24. ábra: Az elektromágneses sugárzás spektruma A hőkamera érzékelője ezt a sugárzást alakítja képpé, különböző színekkel jelenítve meg az eltérő hőmérsékletű felületeket. A hőkamera nem a hőmérsékletet, hanem az infra tartományú sugarakat (hősugárzást) érzékeli. Ezt nevezzük termográfiának (24. és 25. kép). 16. kép: Padlófűtés hőkamerás felvétele 17. kép: Épület hőkamerával készült fényképe A hőkamera általa készíte hőfotók elemzésével bontás nélkül megállapítható például, hogy hol szökik el a meleg az épületből, hol történt szivárgás, megfelelően működnek-e a gépészeti berendezések.

46 Munkavédelem 45 Kötelező levegő-hőmérsékleti értékek A munka jellege Szellemi munka Könnyű fizikai munka Közepes fizikai munka Nehéz fizikai munka Hideg évszakban biztosítandó léghőmérséklet o C léghőmérséklet o C Meleg évszakban biztosítandó effektív, ill. korrigált effektív hőmérséklet o C maximálisan megengedhető effektív, ill. korrigált effektív hőmérséklet o C Ellenőrző kérdések, feladatok 5. táblázat: Kötelező levegő-hőmérséklet 1. Mérje meg a tanműhely hőmérsékletét? 2. A mért eredmény alapján állapítsa meg, hogy megfelelő-e a tanműhely hőmérséklete? 3. Milyen elven működik a hőkamera? 4. Készítsen hőkamerával felvételt a tanműhelyről, majd értékelje azt! 2.5. Zajszintmérés A szabadtéri hallás normális (20 évesekre vonatkozó) egyenlő hangossági szintű görbéi (nemzetközi szabvány). Az ábrán látható, hogy azonos hangosságszinthez különböző frekvenciákon eltérő fizikai intenzitásszint tartozik. 25. ábra: Szinuszos hangokkal felve egyenlő hangosságszintű görbék

47 46 Munkavédelem Mérése digitális hangszintmérővel történik, mely rendelkezik egy adatgyűjtővel, valamint egy USB-csatlakozóval is. A zajszint mérőnek db közö i méréstartománya és auto range funkciója van. Egy beépíte adatgyűjtő lehetővé teszi maximum mért adat rögzítését, melyeket később szoftver segítségével számítógépre lehet menteni és feldolgozni. Ez lehetővé teszi a hosszú idejű mérés egyszerű megoldását. A levehető mikrofon és a 3 m hosszúságú kábel segítségével nehezen hozzáférhető helyeken is lehet mérni. Az SL-451 szoftvere lehetővé teszi az adatok DIN szerinti mérését és értékelését az erős hangot kibocsátó berendezések által okozo halláskárosodás elkerülésére. 18. kép: Zajszintmérő és -rögzítő digitális műszer

48 Épületgépészeti alapfogalmak Épületgépészeti alapfogalmak 3.1. Mérő- és ellenőrző eszközök használata SI mértékegységrendszer alapmennyiségei A nemzetközi mértékegységrendszernek 7 alapmennyisége, illetve alapegysége és 2 kiegészítő mennyisége, illetve kiegészítő egysége (síkszög, térszög) van. Minden más mértékegység ezekből származtatható. Alapmennyiség Alapmértékegység Neve Jele Neve Jele Hosszúság l méter m Tömeg m kilogramm kg Idő t másodperc s Elektrodinamikai áramerősség I amper A Termodinamikai hőmérséklet T kelvin K Anyagmennnyiség n mól mol Fényerősség Iy kandela cd Síkszög α, β, γ, radián rad Térszög w sztradián sr Alap mérőeszközök 6. táblázat: SI mértékegységrendszer A legegyszerűbb mérőeszközök például a mérőszalag, szögmérő, körző, idomszer (élvonalzó, derékszög, talpas derékszög). A mérőszalag háza rejti a mechanikát: egy rugót, ami visszahúzza a szalagot, és egy gombot, ami kiviteltől függően zárja vagy oldja a csévélést. A szalag általában 2-5 méter hosszú (de kapható méteres is); a rövidebb szalagok keskenyebbek, a hosszabbak szélesebbek. Az Európában használt mérőszalagok általában metrikusak, de nem ritkák a vegyes (cm/hüvelyk) jelzésűek sem. 19. kép: Mérőszalag

49 48 Épületgépészeti alapfogalmak A legtöbb mérőszalag a Class II pontossági osztályba tartozik, vagyis 1 méteres távolságon legfeljebb 0,5 mm hibatűréssel mérhet. Néhány gyártó kínál Class I pontosságú mérőszalagot is, o ugyanez 1 méteren 0,2 mm. A pontossági osztályt a mérőszalag elején, oválisba foglalt római számmal jelölik. 20. kép: Mérőszalag jelzései A mérőszalag kampója sem csak úgy simán egy kampó. Azok a kampók, amik kicsit lötyögnek, lehetővé teszik a pontosan 0-tól mérést. Ha a kampót beleakasztjuk az asztal szélébe, akkor a kampó kicsit messzebb csúszik a háztól, tehát a 0 pontosan az asztal szélével egy vonalba esik. Ha viszont egy fiók vagy szekrény belső méretét szeretnénk megmérni, akkor a szalagot az oldalfalnak tolva a kampó kicsit beljebb nyomódik, így a 0 megint pontos lesz. Merev, rögzíte kampóval vagy az egyik, vagy a másik mérés pontatlan lesz. A legegyszerűbb szögmérő a derékszög. A derékszögek a felfektetés irányától függően egyaránt alkalmasak külső és belső szögek ellenőrzésére. A munkadarabot a derékszög szárai közé helyezve fény felé fordítva vizsgáljuk. Amennyiben a darab és a derékszög közö növekvő fényrés látható, úgy a két felület nem merőleges egymásra. Ha a derékszög csúcsa felé nő a fényrés, akkor tompaszögű, ha a csúcs felől nő a fényrés, akkor hegyesszögű a darab. Használjuk munkadarabok méretezésénél, vágásánál a pontos derékszög felrajzolására is. 21. kép: Derékszög használata

50 Épületgépészeti alapfogalmak 49 A műszaki rajzok gyakran tartalmaznak köröket, köríveket. Ezek megrajzolása körző segítségével történik. A szerkesztés alapeszköze a normál körző, amelylyel néhány mm-től néhány 100 mm-ig rajzolhatunk köröket, húzhatunk köríveket. Kisebb átmérőjű körök, körívek rajzolására a normál körző nem alkalmas, mert szerkezeti kialakításánál fogva a túl közel lévő szárak pontatlan rajzolást eredményeznek. Ilyen körökhöz használjunk nullkörzőt. A nullkörző kis méretű körök szerkesztésére, rajzolására alkalmas eszköz. A körzőket általában ceruzaheggyel használjuk, kivételt képeznek a tusrajzok, ahol megfelelő közdarab segítségével csőtollat befogva tussal rajzolhatunk. Grafitbetétje általában egy fokoza al puhább, mint az alkalmazo ceruzáké, mert így biztosítható, hogy a körzővel rajzolt vonal megfelelően látható lesz kisebb erőhatás esetén is. A körzők hegyének helyes kialakítása elengedhetetlen az esztétikus és pontos rajz kialakításához. A hegyet a szerkesztéshez élesre csiszoljuk, kihúzáshoz azonban tompíto legyen. 22. kép: Körző rajzhoz Körzőket nemcsak szerkesztéshez, hanem mérésre is használnak. Ilyen például a tapintókörző, melyből létezik külső és belső felületvastagságok mérésére kialakíto változat, és a karcolókörző, melyet általában távolságmérésre használunk. 23. kép: Belső, külső tapintókörző és karcolókörző

51 50 Épületgépészeti alapfogalmak A hosszmérők (acélvonalzók) különböző pontossági fokozatban a mértékegység részeit hivato ak megtestesíteni. A munkadarabra fektetve a skála osztásai összehasonlíthatók a mérendő élekkel rátekintéssel. A műhelyi hosszmérő téglalap keresztmetszetű, acélból készült mérce. A pontossági osztálynak megfelelően előírt az osztásvonalak egymáshoz viszonyíto pontossága, az osztásvonalak vastagsága, valamint a mérőfelületek síktól való megengede eltérése. Az ellenőrző hosszmérő általában az üzemi mérőhelyiségek eszköze, a műhelyi hosszmérő ellenőrzésére is alkalmazható. Az összehasonlító hossszmérőt mérőszobában használják ellenőrzésre. Keresztmetszete mia nagyobb a merevsége, az osztásvonalak mechanikai sérüléstől véde ek. Tolómérők 24. kép: Műhelyi acél hosszmérő A tolómérő az egyik legismertebb egyszerű mechanikus, tolókával (szánnal) felszerelt üzemi hosszmérő eszköz, melyen nóniusz segítségével lehet a tolóka állását leolvasni. A tolómérő alkalmas csap vagy furat jellegű méret és mélység mérésére. 25. kép: Tolómérő

52 Épületgépészeti alapfogalmak 51 A tolókán található a segédosztás, az ún. nóniusz. A tolómérce összezárt állapotában a száron elhelyeze 1 mm-es főosztás 0 vonala és a tolókán lévő nóniusz skála 0 vonala egybe kell essen. A munkadarab mérésekor a mért érték egész millimétere leolvasható a száron a segédosztás 0 vonala elő, az ezt meghaladó tizedes értékeket pedig a segédskálán o találjuk, ahol a főosztás valamelyik vonala a segédosztás vonalával egybeesik. Az egész mm-hez a segédskálán leolvaso értéket kell hozzáadni. A leggyakrabban alkalmazo nóniusz 1/10 mm (9 mm-es távolság 10 egyenlő részre osztva), vagy 1/20 mm (19 mm-es távolság 20 egyenlő részre osztva) osztású. 26. ábra: Mért érték leolvasása a tolómérőn Ma már létezik analóg mérőórás, illetve digitális kijelzős tolómérő is. A mérőórával összeépíte tolómérce a leolvasást könnyíti meg, teszi megbízhatóbbá. Emelle alkalmas alkatrészek kis sorozatának különbségmérésére is etalonnal történő beállítás után. 26. kép: Analóg mérőórás tolómérő

53 52 Épületgépészeti alapfogalmak 27. ábra: Mérőórás tolómérő leolvasása A digitális tolómércék mérési elve lehet növekményes (az előző helyzethez képest méri az elmozdulást) vagy abszolút (a nulla ponthoz képest méri az elmozdulást). A mért értéket kapacitív induktív vagy mágneses elven működő mérőelem érzékeli. Az elmozdulásérzékelőt beépítik a mérőeszközbe. Előnyük, hogy bármely helyzetben nullázhatók, a mérés pillanatában jelze érték kimerevíthető, a mért érték továbbítható számítógépre. 27. kép: Digitális kijelzős tolómérő A tolómérő használata közben a mérőeszközt ért külső hatások a mérési eredményt befolyásolhatják. Ezek közé tartozik a működést befolyásoló szennyeződés is (olaj, forgács, por stb.). Ezért a mérés megkezdése elő a mérő- és vezetőfelületeket gondosan meg kell tisztítani. A nullahibát a mérés megkezdése elő ellenőrizni kell. A nóniuszos tolómérce nullahibáját a mérési eredmény kiértékelésénél mint előjellel rendelkező rendszeres hibát vesszük figyelembe. Számkijelzéses műszer esetében a nullázó gomb használatával a mérőeszköz nullahibája korrigálható.

54 Épületgépészeti alapfogalmak 53 A különböző mértékű mérőnyomás a mérések gyakorlásával csökkenthető, de ezt a célt szolgálja a tolóka finomállítóval történő mozgatása is. A munkadarab mérendő méretét a szárhoz minél közelebb kell mérni a tapintókkal A mérés során ügyelni kell arra is, hogy a tolómércét ne húzzuk le a munkadarabról, először olvassuk le a méretet, majd a mérőfelületeket szétnyitva vegyük ki az alkatrészt. Számkijelzéses tolómércéken a mérés pillanatában mért értéket rögzíteni lehet a kijelzőn, illetve továbbítani lehet a kiértékelő egység felé. Nagyon fontos, hogy forgó, elmozduló alkatrészt mozgása közben nem szabad mérni! Gyakran a megrendelő/vevő kalibrált tolómérce használatát írja elő ado méretek méréséhez (pl. autóipari alkatrészek beszállításánál). A tolómérce kalibrálása külön előírás szerint történik meghatározo feltételek, eszközök és körülmények közö, etalonok segítségével. Mikrométerek A mikrométer működésének alapelve a szögelfordulás átalakítása egyenes vonalú mozgássá. Mérőeleme egy nagypontosságú menetes orsó, melynek menetemelkedése 0,5 mm vagy 1,00 mm. A nagyítást a menetemelkedés és a mm tört részeit tartalmazó dob hozza létre. A 0,50 mm menetemelkedésű mikrométernél a dob 50 részre oszto (50 század milliméter 50 részre osztva), így az osztásérték 0,01 mm. A hagyományos mikrométerek garantált felbontóképessége 0,01 mm, illetve 0,001 mm. Mérési tartományuk 25 mm. Mérési határa 0-25 mm, mm, mm stb. 28. ábra: Mikrométer részei A mikrométer leolvasásakor az egész és fél millimétereket a száron, a tized és század millimétereket a dobon olvassuk le.

55 54 Épületgépészeti alapfogalmak 29. ábra: Mikrométer leolvasása A mérés megkezdésekor, a nullapont beállítása elő a mérőfelületeket meg kell tisztítani. Az állványban a kengyel középső részét kell megfogni, ügyelve arra, hogy a műszer dőlésszöge olyan legyen, hogy a méretleolvasás merőlegesen történjen. A kézben tarto kengyeles mikrométer helyes megfogása során a kisujjal a kengyelt átkarolva (felfelé fordíto tenyérrel) a hüvelyk- és mutatóujjal forgatjuk a dobot, illetve a nyomatékhatárolót. 28. kép: Mérés mikrométerrel és az eszköz helyes megfogása Mikrométerben is létezik digitális kijelzős változat, mely könnyebb leolvashatóságot, nagyobb pontosságot, valamint akár számítógépes adatkapcsolatot is lehetővé tesz.

56 29. kép: Digitális kijelzős mikrométer Épületgépészeti alapfogalmak 55

57 56 Épületgépészeti alapfogalmak Ellenőrző kérdések és feladatok Melyek az SI mértékegységrendszer alapmennyiségei és kiegészítő menynyiségei? Mire használhatjuk a derékszöget? Milyen típusú körzőt látunk az alábbi képen? Olvassa le a képen látható tolómérőről a mért értéket: Olvassa le a képen látható mikrométerrészletről a mért értéket:

58 Épületgépészeti alapfogalmak Adott zárt tér hőszükségletének meghatározása, veszteségek figyelembevétele A hőszükséglet az az energiaáram, amelyet méretezési feltételek melle a fűtőberendezéssel a helyiségbe/épületbe kell ju atni ahhoz, hogy o az előírt belső hőmérséklet (a megado kockázati szinten) kialakuljon. A méretezési feltételek közö a határoló szerkezetek felmelegítésének a hőigénye is szerepelhet szakaszos vagy esetenkénti, ritka üzemeltetés melle. Beszélhetünk egy épület vagy egyes helyiségek hőszükségletéről. A hőveszteség a helyiségből, illetve az épületből a környezetbe transzmissziós és konvektív úton távozó energiaáram. A hőveszteség egy részét a nyereségáramok, más részét a fűtési rendszer teljesítménye fedezi. Az épületek hőszükséglet-számítását az MSZ szabvány szerint végezzük. A hőszükséglet-számítás célja annak az energiaáramnak a meghatározása, amely az ado éghajlati területen várható szélsőséges időjárási feltételek melle az előírt belső hőmérséklet kielégítő biztonságú fenntartásához szükséges és elégséges. Ha az épületen belül különböző hőmérsékletű helyiségek vannak, a helyiségek közö is kialakulnak energiaáramok. Ezeket figyelembe kell venni egy-egy helyiség méretezésekor, de érdektelenek az épület egésze szempontjából, mert kiegyenlítik egymást. A beépítendő fűtőteljesítmény nagyobb, mint a hőszükséglet, a különbség a fűtési rendszer saját veszteségeiből adódik. A hőszükséglet több összetevőből alakul ki. A fűtési hőszükséglet meghatározására a következő általános összefüggés szolgál: Q = Q k + Q b + Q f Q s ahol: Q a fűtési hőszükséglet [W] Q k a külső transzmissziós energiaáram [W] Q b a belső transzmissziós energiaáram [W] Q s a napsugárzásból származó energiaáram [W] Q f a filtrációs hőszükséglet [W] A külső transzmissziós energiaáram számítása azokra a határoló- és nyílászáró szerkezetekre végzendő el, amelyek a méreteze helyiséget a külső környezettől vagy a talajtól elválasztják. A belső transzmissziós energiaáram számítása azokra a határoló- és nyílászáró szerkezetekre végzendő el, amelyek a méreteze helyiséget olyan szomszédos tértől választják el, ahol a helyiséghőmérséklet a vizsgált helyiségtől eltérő, vagy üzemszerűen és tartósan eltérő lehet. A filtrációs hőszükséglet a méreteze helyiségbe a külső környezetből és/vagy a szomszédos terekből a sűrűségkülönbség, a szél és a kiegészítő szellőztetés hatására bejutó levegőáramok felmelegítésére szolgáló energiaáram. Amennyiben a filtrációs légcsere nem éri el a helyiségre előírt kötelező légcserét, akkor a kötelező légcsere a filtrációs hőszükséglet-számítás alapja.

59 58 Épületgépészeti alapfogalmak A napsugárzásból származó energiaáram számítása a méreteze helyiséget a külső környeze ől elválasztó, sugárzást átbocsátó (transzparens) szerkezetekre végezhető el. Méretezési külső hőmérséklet Méretezési külső hőmérséklet szempontjából az ország területe három zónára oszlik. Az egyes területekre a külső hőmérséklet méretezési értéke: -15, -13 és -11 C. A határvonalaktól mindkét irányban km széles sávba eső épületek tervezésekor szabadon megválasztható, melyik terület hőmérsékletére kívánják a méretezést elvégezni. 30. ábra: Magyarország éghajlati területei a külső hőmérséklet értéke szempontjából Helyiséghőmérséklet A helyiséghőmérséklet terveze értékét a tervező és megbízója megállapodása alapján kell felvenni. A megállapodást helye esíthetik szabványokban rögzíte értékek. Ilyen előírásokat tartalmaz például az MSZ EN szabvány. A helyiséghőmérséklet ala a közérzeti eredő hőmérsékletet, az úgyneveze operatív hőmérsékletet kell érteni. Az operatív hőmérséklet a levegő hőmérsékletének és a környező felületek átlagos sugárzási hőmérsékletének a hőátadási tényezőkkel súlyozo átlaga, képlete: (α s t ks + α c t a ) t 0 = (α s +α c ) ahol: t 0 operatív hőmérséklet [ C] t ks közepes sugárzási hőmérséklet [ C] t a a levegő hőmérséklete [ C] α c konvekciós hőátadási tényező [W/m 2 C] α s sugárzási hőátadási tényező [W/m 2 C]

60 Épületgépészeti alapfogalmak 59 A külső transzmissziós energiaáram A külső transzmissziós energiaáram számítása a méreteze helyiséget a külső környeze ől elválasztó határoló és nyílászáró szerkezetekre az alábbi összefüggéssel végezhető: n Q kh = U j A j (t b - t k ) j=1 ahol: Q kh helyiség külső transzmissziós energiaárama [W] j a térelválasztó szerkezet sorszáma n a méreteze helyiséget a külső környeze ől elválasztó szerkezetek száma U j a j-ik szerkezet hőátbocsátási tényezője [W/m 2 K] A j a j-ik szerkezet felülete [m 2 ] t b a helyiség belső hőmérséklete [ C] t k a külső hőmérséklet méretezési értéke [ C] Talajjal érintkező padló és fal esetén a hőveszteség számos olyan paraméter függvénye (talaj hővezetési tényezője, talaj hőmérséklete, talajvíz szintje, talajvíz áramlik-e stb.), amelyeknek értékei jellemzően nem állnak rendelkezésre. Ezért a szabvány a helyiség külső kerületére vonatkozó vonalmenti hőátbocsátási tényező, Ψj értékére a szerkezet hővezetési ellenállásától, valamint a padlószint és talajszint különbségétől függően adja meg az értékeket.

61 60 Épületgépészeti alapfogalmak Talajjal érintkező padló esetén az Ψj vonalmenti hőátbocsátási tényező értékét a következő táblázat tartalmazza: 7. táblázat: Talajjal érintkező padló vonalmenti hőátbocsátási tényezője A talajjal érintkező fal vonalmenti hőátbocsátási tényezőit pedig a következő táblázat tartalmazza: 8. táblázat: Talajjal érintkező fal vonalmenti hőátbocsátási tényezője

62 Épületgépészeti alapfogalmak 61 A talajjal érintkező szerkezeteken áthaladó transzmissziós energiaáram a fenti vonalmenti hőátbocsátási tényezők segítségével az alábbi összefüggéssel számítható: n Q kt = Ψ j l j (t b - t k ) j=1 ahol: Q kt talajjal érintkező szerkezetek külső transzmissziós energiaárama [W] j a j-ik talajjal érintkező térelválasztó szerkezet sorszáma n a helyiség talajjal érintkező szerkezeteinek száma Ψ j a j-ik talajjal érintkező szerkezet vonalmenti hőátbocsátási tényezője [W/m 2 K] l j a j-ik szerkezethez tartozó külső élhossz [m] t b a helyiség belső hőmérséklete [ C] t k a külső hőmérséklet méretezési értéke [ C] A külső transzmissziós energiaáramot a helyiség időállandójának (hőtároló képességének) függvényében egy helyesbítő tényezővel (PT) szorozni kell. Ennek figyelembevételével a külső transzmissziós energiaáram értéke: vagyis: Q k = P T (Q kh + Q kt ) n n Q k = P t ( Ψ j A j (t b - t k ) + k) Ψ j l j (t b - t j=1 A helyesbítő tényező (PT) értéke a T időállandó függvényében: j=1 T (nap) P T < 2 1, ,00 > 4 0,95 9. táblázat: Helyiség hőtároló képessége

63 62 Épületgépészeti alapfogalmak A belső transzmissziós energiaáram A belső transzmissziós energiaáram számítása a méreteze helyiséget a szomszédos terektől elválasztó határoló és nyílászáró szerkezetekre az alábbi összefüggéssel végezhető: n Q b = U j A j (t b - t sz ) j=1 ahol: U j a j-ik szerkezet hőátbocsátási tényezője [W/m 2 K] A j a j-ik szerkezet felülete [m 2 ] t sz a szomszédos tér hőmérséklete [ C] t b a helyiség belső hőmérséklete [ C] n a helyiséget a szomszédos terektől elválasztó szerkezetek száma Ha a szomszédos tér más rendeltetési egységhez tartozik és fűtésére egyedi készülék vagy egyedileg szabályozható és fogyasztásarányosan elszámolt központi rendszer szolgál, akkor a hőmérséklete az előírt helyiséghőmérsékletnél 4 K-nel alacsonyabbnak tekintendő. Ez például társasházban azt jelenti, hogy egy helyiségbe terveze hőleadó teljesítményének számításakor azt tételezzük fel, hogy a vele határos szomszéd lakást huzamosabb időn keresztül csak temperálják, nem tartják az előírt helyiséghőmérsékletet. A filtrációs hőszükséglet A filtrációs hőszükségletet a fűtőberendezésnek kell fedeznie. E ől elkülöníte en kell kezelni a légtechnikai rendszerekbe beépíte légfűtők teljesítményét. Ha a légfűtővel a helyiség hőmérséklete fele i hőmérsékleten fújjuk be a levegőt, akkor ezzel a légfűtéssel a fűtési hőszükséglet csökken. Egy ado helyiségbe több térből (a környezetből, a szomszéd helyiségekből) is juthat be levegő, ebben az esetben a helyiség filtrációs hőszükséglete a számíto energiaáramok algebrai összege. Ha nem dönthető el, hogy a lehetséges útvonalak közül melyiken mekkora levegőáram veendő figyelembe, akkor a lehetséges legkedvezőtlenebb esetet (az összes levegő a legalacsonyabb hőmérsékletű térből lép be) kell a számításnál figyelembe venni. Ha a helyiségbe bejutó légáram hőmérséklete a helyiségre előírt hőmérsékletnél nagyobb, akkor értelemszerűen a helyiségnek filtrációs hőnyeresége van. A filtrációs hőszükséglet meghatározására szolgáló összefüggés: Q f = L ρ be c (t b - t be ) ahol: L a levegő térfogatárama [m 3 /s] ρ be a belépő levegő sűrűsége [kg/m 3 ] c a levegő fajhője [J/kgK] t b a belső hőmérséklet [ C] t be a levegő belépési hőmérséklete [ C]

64 Épületgépészeti alapfogalmak 63 A levegő térfogatáramának meghatározása: L = n V ahol: L a levegő térfogatárama [m 3 /h] n a légcsereszám [1/h] V a helyiség térfogata [m 3 ] A helyiségekben legalább a szükséges légcsereszámhoz tartozó fűtőteljesítményt biztosítani kell. Ha a szükséges légcsere több feltételből számítható (például tüzelőberendezés égési levegője, biztonsági előírás, benntartózkodók száma), akkor a kiadódó legnagyobb érték tekintendő a szükséges légcsereszámnak. A filtrációs levegőforgalom és a szükséges légcsereszám közül mindig a nagyobbikat kell alkalmazni a hőszükséglet számítása során. A tervezésnél olyan méretű hőleadókat kell beépíteni, hogy az o tartózkodók élni tudjanak azzal a lehetőséggel, hogy ablaknyitásos szellőztetéssel a szükséges légcserét megvalósítsák. Egyes helyiségek légcsereszámát, vagy a szükséges szellőzési térfogatáramokat előírások rögzítik. Lakószobákra ha egyéb követelményből magasabb érték nem adódik minimum n = 0,5 [1/h] légcsereszámra végzendő el a méretezés. A gyakorlatban célszerű a számítást n = 0,8 [1/h] értékkel végezni. A lakás nagyobb terhelésű helyiségeiben ajánlo tervezési értékek: konyha: 45 m 3 /h fürdőszoba: 45 m 3 /h WC: 15 m 3 /h

65 64 Épületgépészeti alapfogalmak Napsugárzásból származó energiaáram A szokványos üvegeze szerkezeteken át a helyiségbe bejutó napsugárzási energiaáram számítására szolgáló összefüggés: Q s = A ü q s ahol: A ü az üvegeze szerkezet felülete [m 2 ] q s a napsugárzás fajlagos energiaárama [W/m 2 ] A napsugárzás fajlagos energiaárama a tájolás és benapozás függvényében a következő értékekkel számítandó: Tájolási szektor D DK és DN K és N É Benapozás Teljes Részben Teljes Részben Teljes Részben Teljes Részben q s [W] táblázat: Napsugárzás fajlagos energiaárama a benapozás függvényében Ha egy helyiségben több üvegeze külső felület van, a számítást mindegyikre külön-külön elvégezzük, majd azok eredményeit összegezni kell. A napsugárzás figyelembe vételének célja, hogy az eltérő tájolású helyiségek közti különbségeket lehessen ezen keresztül figyelembe venni. Éppen ezért a szabvány értelmében ez a számítás elhagyható, ha a fűtési rendszer zónázo, és az egyes zónák szabályozása napsugárzás-érzékelőről történik. Ugyancsak elhagyható, ha a fűtési rendszer helyiségenkénti szabályozási lehetőséget biztosít, például termosztatikus radiátorszelepekkel. Mivel ma már alapvető elvárás a helyiségenkénti szabályozhatóság, ezért leggyakrabban a napsugárzásból származó nyereséggel nem számolunk. Belső hőnyereség A belső hőnyereség származhat emberek, gépek, világítás stb. hőleadásából. Ezzel a hőnyereséggel a fűtési hőszükséglet csökkenthető. Azt kell azonban meggondolni, hogy csak akkora belső hőnyereséggel szabad a fűtési hőszükségletet csökkenteni, amely biztosan rendelkezésre áll a méretezési állapotban. Sok esetben elvárás, hogy a helyiség hőmérsékletét már a használat kezdetére biztosítani kell, ugyanakkor az emberek hőleadásával nem lehet számolni, mert azok nem tartózkodnak még o, valamint a gépek nincsenek még bekapcsolva, így hőt sem adhatnak le. Például egy zsúfolt színházteremben az emberek hőleadása meghaladhatja a helyiség hőveszteségeit, tehát a fűtésre már nincs is szükség. Elvárás viszont, hogy az előadás kezdetére megfelelő hőmérséklet legyen a teremben, tehát a fűtési rendszert arra az állapotra kell méretezni, amikor még nem tartózkodik o senki.

66 Épületgépészeti alapfogalmak 65 Hővezetési tényezők A tervezés, a méretezés folyamán az anyagoknak a beépítés, a használati mód hatásait is tükröző hővezetési tényezőit kell figyelembe venni. Ha ilyen adatok nem állnak rendelkezésre, akkor a gyári új anyagok hővezetési tényezőit tapasztalati összefüggések alapján korrigálni kell. A korrekciót általában a λ = λ 0 x (1 + K) ahol: λ (lambda) hővezetési tényező λ 0 a gyári új anyag hővezetési tényezője K korrekciós tényező, beépítési mód, használati feltételek függvényében. Tájékoztató adatok anyagok és beépítési módok korrekciós tényezőjére: 11. táblázat: Anyag és beépítési mód korrekciós tényezője

67 66 Épületgépészeti alapfogalmak 12. táblázat: Beépíte szigetelés korrekciós tényezője 13. táblázat: Anyagok korrekciós tényezője

68 Épületgépészeti alapfogalmak 67 Hőátadási tényezők A hőátadási tényezőnek az építőipari tervezésben használt értékeit az alábbi ábra tartalmazza. Megjegyzendő, hogy ezek az értékek az egyszerűbb méretezés vége a konvektív áramok melle a sugárzásos hőcsere hatását is tükrözik. 31. ábra: Lakóépület falainak hőátadási tényezői A hőátadási tényező jele: α, mértékegysége W/m 2 K. Hőátbocsátási tényező Minden szerkezet hőszigetelő képességét egy számmal lehet kifejezni. Ez a szám megmutatja, hogy ha a szerkezet két oldalán egymástól különböző hőmérséklet van, akkor, mennyi hő jut át a magasabb hőmérséklet felől az alacsonyabb felé. Ez az érték az U hőátbocsátási tényező. Korábban k -val jelölték. Manapság mindkét jelöléssel találkozhatunk. Számítása: 1 U = 1 n δ 1 α + i + b i=1 λ α i k ahol: U (vagy k) hőátbocsátási tényező [W/m 2 K] α b belső fal hőátadási tényezője [W/m 2 K] α k külső fal hőátadási tényezője [W/m 2 K] δ i az i-ik fal (réteg) vastagsága [m] λ i i-ik fal (réteg) anyagának hővezetési tényezője [W/mK]

69 68 Épületgépészeti alapfogalmak Mintafeladat zárt helyiség hőszükségletének számítására Határozza meg egy 20 méter x 17,5 méter alapterületű, 3,8 méter belmagasságú, alápincézetlen, lapostetős csarnoképület hőszükségletét, ha a külső hőmérséklet -11 C (a térkép alapján tehát dél-dunántúli elhelyezkedésű), a belső (elvárt) hőmérséklet 16 C! 28 m 2 az ablakfelület. Az ablakok hőátbocsátási tényezője k = 0,00046 W/cm 2 K, a födémé k = 0,8 W/m 2 K, a padlóé k = 1,2 W/mK. A padló ala i talaj hőmérséklete a teljes felületen 0 C. A falszerkezet rétegfelépítése: kívül-belül 1,5 cm vakolat (hővezetési tényezője 0,92 W/mK), 45 cm téglafal (hővezetési tényezője 0,71 W/mK), 4 cm hőszigetelő réteg (hővezetési tényezője 4,3*10-5 kw/mk). A szabvány szerint a külső fal hőátadási tényezője: 24 W/m 2 K, a belső fal hőátadási tényezője: 8 W/m 2 K. Határozza meg a falszerkezet hőátbocsátási tényezőjét és a hőveszteséget! Az adatok tehát: Megnevezés Jelölés Érték Külső hőmérséklet tk -11 o C Belső hőmérséklet tb 16 o C Ablakfelület A ablak 28 m 2 Ablak hőátbocsátási tényezője U ablak 0,00046 W/cm 2 K = 4,6W/m 2 K Fődém hőátbocsátási tényezője U födém 0,8 W/m 2 K Talaj hőmérséklete t talaj 0 C Padló hőátbocsátási tényezője Ψ padló 1,2 W/mK Fal hossz 1 l fal1 20 m Fal hossz 2 l fal2 17,5 m Belmagasság l bel 3,8 m Külső vakolat δ 1 1,5 cm = 0,015 m Fal Téglafal δ 2 45 cm = 0,45 m vastagsága rétegenként Hőszigetelés δ 3 4 cm = 0,04 m Belső vakolat δ 4 1,5 cm = 0,015 m Fal Külső vakolat λ 1 0,92 W/mK rétegeinek Téglafal λ 2 0,71 W/mK hővezetési Hőszigetelés λ 3 4,3*10-5 kw/mk =0,043 W/mK tényezői Belső vakolat λ 4 0,92 W/mK Külső fal hőleadási tényezője α k 24 W/m 2 K Belső fal hőleadási tényezője α b 8 W/m 2 K

70 Épületgépészeti alapfogalmak 69 Hőátbocsátási tényező számítása: Transzmissziós hőveszteség számítása: Felületek: A 1 = 20 17,5 = 350 m 2 (padló és födém felülete) A 2 = 20 3,8 = 76 m 2 (egyik fal felülete) A 3 = 17,5 3,8 = 66,5 m 2 (másik fal felülete) l padló = 2 ( ,5) = 75 m (padló vonalmenti hossza) Falak felülete összesen: A fal = 2 (A 2 + A 3 ) = 2 (76 m ,5 m 2 ) = 285 m 2 Falak tényleges felülete ablakok nélkül: A tényl = A fal - A ablak = 285 m 2-28 m 2 = 257 m 2 Hőveszteségek: Q fal = A tényl U (t b - t k ) = 257 0,57 (16 - (-11)) = 3955 W Q ablak = A ablak U ablak (t b - t k ) = 28 4,6 (16 - (-11)) = 3478 W Q födém = A 1 U födém (t b - t k ) = 350 0,8 (16 - (-11)) = 7560 W Padlónál a vonalmenti hőátbocsátást vesszük figyelembe, illetve a padló ala i talaj hőmérsékletét: Q padló = l padló Ψ padló (t b - t k ) = 75 1,2 (16-0) = 1440 W Összes hőveszteség: Q transz = Q fal + Q ablak + Q födém + Q padló Q transz = = W Filtrációs hőveszteség számítása: A csarnok légcsereszáma: n = 1,8 1/h A csarnok térfogata: 20 m * 17,5 m * 3,8 m = 1330 m 3 A belépő levegő sűrűsége (20 C-on): ρ be = 1,1881 kg/m 3 Levegő fajhője (20 C-on): c = 1,007 KJ/kgK Levegő térfogatárama: L = n V = 1, = 2394 Filtrációs hőveszteség: Q f = L ρ be c (t b - t be ) m 3 h

71 70 Épületgépészeti alapfogalmak Q f = ,1881 1,007 (16 - (-11)) = W Összes hőveszteség: Q össz = Q transz + Q f = W W = W Vagyis megkaptuk, hogy ennek az 1330 m 3 -es csarnoknak a hővesztesége W, vagyis kb. 94 kw. Ebből kifolyólag olyan fűtőberendezést kell választani az épület fűtésére, amely ennél nagyobb teljesítménnyel bír. Egy 100 kw-os vegyestüzelésű kazán már alkalmas lenne a helyiség kifűtésére úgy, hogy a benti 16 C hőmérséklet állandó maradjon. Magasabb belső hőmérsékletigényhez már nagyobb teljesítményű kazán kellene Hőtermelő berendezések elhelyezése, levegőellátása és égéstermék-elvezetése A biztonságos vegyes tüzelés feltételei A fűtőberendezések biztonságos és hatékony üzemeltetésének egyik legfontosabb kritériuma az égéshez szükséges feltételek biztosítása, melyek a következők: ado berendezésben kazánban, kandallóban, kályhában csak az előírt tüzelőanyagot lehet elégetni, az égéshez szükséges levegő utánpótlását folyamatosan biztosítani kell, a tüzelő-fűtő berendezést a fűtési teljesítményhez méreteze, megfelelően kialakíto, tisztíto, szolgáltató által felülvizsgált égéstermék-elvezetőbe lehet csatlakoztatni. Amennyiben az előbbi feltételek nem teljesülnek, a tüzelés-fűtés életveszélyes lehet, továbbá rendkívüli módon károsítja a fűtőberendezéseket, a kéményeket, és komoly terhelést gyakorol a környezetre. Nem szabad megfeledkezni a használati szabályok betartásáról sem, melyek alkalmazása elengedhetetlen feltétele a biztonságos tüzelésnek. Megfelelő tüzelőanyag alkalmazása A kazánokat meghatározo tüzelőanyaggal (fa, szén, szalmabála, faapríték, pellet, fűtőolaj, földgáz) történő üzemeltetéshez készítik. Ennek megfelelően az éghető anyag elégetésekor felszabaduló hőmennyiséghez méretezik a berendezések szerkezeti elemeit, a tűzteret, a hőcserélő bordákat, a füstcsatornákat. Ehhez a hőterheléshez választják meg a berendezések építőelemeinek anyagait is. A meghatározo tüzelőanyagoktól való eltérés maradandó károkat okoz a tüzelőfűtő berendezésekben, és azok éle artamának csökkenéséhez is vezet. Az égéshez szükséges levegő biztosítása Az égés egyik fő feltétele a kémiai folyamathoz szükséges oxigén jelenléte. A tüzelő-fűtő berendezések üzemeléséhez szükséges oxigént a levegő tartalmaz-

72 Épületgépészeti alapfogalmak 71 za (pl.: 1 kg tűzifa elégetéséhez fajtától függően m 3 levegő szükséges). Fontos tehát, hogy a kazánházban, vagy abban a helyiségben, ahol a fűtőberendezés üzemel, a megfelelő levegő-utánpótlást folyamatosan biztosítani kell. Ennek érdekében a beépíte szellőzőket szabadon kell hagyni, azokat eltorlaszolni, bedugózni nem szabad. Ha a berendezés nem kazánházba került beépítésre, hanem a lakás másik helyiségébe, akkor külön szellőző beépítésével vagy ablaknyitással is gondoskodni kell a szükséges levegőmennyiség biztosításáról. Ellenkező esetben a levegőhiány nem megfelelő égéshez, a kéményekben nagy mennyiségű égéstermék-lerakódáshoz vezethet. Megfelelő égéstermék-elvezető A tüzelő-fűtő berendezésekben az égés során keletkező füst elvezetése a kémények feladata. A megfelelő fűtési hatékonyság elérése érdekében a kéményt méretezni kell a fűtőberendezéshez, ez fontos az égéshez szükséges levegőutánpótlás biztosításához is. A kürtő magasságának és keresztmetszeti méretének megállapítása a kéménybe bekötésre kerülő tüzelő-fűtő berendezés teljesítménye alapján történik. A tüzelőberendezéseket és a kéményrendszereket meghatározo tüzelőanyagokhoz alakítják ki. Az előírtaktól való eltérés mindig kockázatot jelent, mert nem alakul ki az égéstermék elvezetéséhez és a friss levegő biztosításához szükséges huzathatás. A kémények a szerkezeti kialakításukat tekintve lehetnek: falazo kémények, előregyárto elemekből összeállítható kémények, gyűjtőkémények, központi fűtések kéményei, gyárkémények. 32. ábra: Kéménytípusok

73 72 Épületgépészeti alapfogalmak A kéményeket csak a vonatkozó jogszabályban előírt használatbavételi eljárás után lehet használni (üzemeltetni a fűtőberendezéseket), melyet megelőz a kéményseprő szakember által végze helyszíni vizsgálat. A vizsgálat során ellenőrzésre kerül a kémény kialakítása, a fűtőberendezés bekötése, valamint az égéshez szükséges levegő biztosítása is. Az előregyárto elemekből összeállítható szigetelt kémények beépítésével ideális körülmények biztosíthatók a fűtőberendezések hatékony üzemeltetéséhez. A tüzelő-fűtő berendezések biztonságos üzemeltetéséhez elengedhetetlen a kémények időszakos felülvizsgálata, amelyet szintén kéményseprő szakember végez. Így észlelhetők az esetleges meghibásodások, vagy a nem rendeltetésszerű használatra utaló jelek, amelyek kijavítása, megszüntetése emberi életeket menthet meg. Használati szabályok A tüzelő-fűtő berendezések használatával kapcsolatos veszélyek megelőzéséhez nagyban hozzájárul a használati és tüzelési szabályok betartása. Fontos, hogy a fűtőberendezések közelében minimum egy méteren belül ne tároljunk éghető anyagot, ugyanis akár egy égéstérből kipa anó szikra is komoly lakástűzhöz vezethet. Másik fontos feladat a kéménytüzek megelőzése, amelyek rosszabb esetben teljes lakóháztűzhöz is vezethetnek. A kéménytüzek a rendszeres felülvizsgála al és a megfelelő tüzelőanyag használatával megelőzhetők. Kéménytüzekről leggyakrabban a belső kürtőben lerakódo korom égésekor beszélhetünk. A kéményen belüli korom képződése a műanyag hulladékok, gumi származékok égetése során intenzívebben jelentkezik. A vegyes hulladékok égetése jelentős füstképződéssel jár. A füst felfelé haladva a kéményben folyamatosan hűl. A hőmérséklet-csökkenés hatására a füstből vízpára csapódik ki a kéménykürtő falára. A műanyag származékok füstjében található vegyületek mia a kicsapódó folyadék savas kémhatású. A savas kémhatású folyadék egyrészt roncsolja a kémény belső vakolatát ez főként falazo kémények esetében mondható el, másrészt pedig kiváló tapadási felületet biztosít a kiáramló füstben található szilárd részecskéknek, többek közö a koromnak is, így kátrányos belső réteg alakul ki. A folyamatosan letapadó égéstermékek mia a kémény belső kürtője leszűkül, ezáltal a kiáramló füst hőmérséklete növekszik. A hőmérsékletnövekedés hatására a kémény belső hőmérséklete is emelkedik. A gyulladási hőmérséklet elérése után a kürtőben lerakódo égéstermékek meggyulladnak, és kialakul a kéménytűz. Az égés során a belső hőmérséklet elérheti az 1000 C hőmérsékletet is. A megsérült vakolaton az intenzív hőhatás mia repedések keletkezhetnek, a kéményt alkotó téglák fugái kiesnek, a hézagokon a lángok kitörhetnek a kéménytérből. Ezután a tűz könnyen á erjedhet a kémény környezetében lévő éghető anyagokra, akár a tetőszerkezetre is.

74 Épületgépészeti alapfogalmak Nyomás mérése mérőeszközökkel A nyomás mértékegysége a pascal (Pa). 1 pascal az a nyomás, amellyel egyenletesen eloszló 1 N erő 1 m 2 felületre merőlegesen hat. 1 Pa = 1 N/m 2. A nyomás mértékegységeként használható nem SI egységek: bar, mbar. 1 bar = 10 5 Pa, 1 mbar = 10 2 Pa. Nyomást többnyire folyadékos vagy mechanikus elven működő mérőeszközökkel mérhetünk. Laboratóriumokban és alkalmi, ipari légtechnikai mérések esetén folyadékos nyomásmérőket használunk. Előnyük az egyszerűség, olcsóság és a viszonylag nagy pontosság. Hátrányuk, hogy sérülékenyek, és csak kis nyomáskülönbségek meghatározására alkalmasak. Ipari berendezéseknél és a szabályozástechnikában mechanikus nyomásmérőket használunk. Nem sérülékenyek, tetszés szerinti nyomásra készíthetők, egyszerűen leolvashatók, és a szabályozó eszközök vezérlésére könnyen felhasználhatók. Pontosságuk azonban korlátozo, és alkalmazásuknál rendszeres hitelesítés szükséges. A hagyományos megoldásokon túl a mérőeszközeinkben lévő deformációs elem nyomás (különbség) hatására történő alakváltozását vagy elmozdulását egy rugalmas vezetéken piezoelektromos, száloptikás, nyúlásmérőbélyeges, vagy kapacitív elven is detektálhatjuk. Folyadékos nyomásmérők A közlekedő edények törvénye szerint két, egymással összekö etésben lévő térben a folyadék ugyanazon szintig emelkedik fel, ha a folyadékfelszínek fele azonos a nyomás. Tehát, ha a két folyadékfelszín közö szintkülönbség van, akkor ez a felettük lévő nyomások különbségével arányos. Az ezt az elvet hasznosító mérőeszközöket manométereknek nevezzük. Készülhetnek U-csöves, fordíto U-csöves, ferdecsöves, és egycsöves kivitelben is. Mérőfolyadékuk víz, alkohol, higany stb. lehet. U-csöves manométer A műszer mérőeleme síklapra szerelt, U-alakban hajlíto egyszerű üvegcső. A milliméter-osztású mérce az üvegcső két szára közö helyezkedik el, nullpontja pedig a mérce közepén van. Az üvegcső két végére ado nyomás különbsége a csőben lévő folyadékoszlopot egyik irányban elmozdítja. 33. ábra: U-csöves manométer

75 74 Épületgépészeti alapfogalmak A 33. ábrán p nyomás nagyobb, mint p 0. Ha az A felszín nyugalomban van, a rá ható nyomások kiegyenlítik egymást: p = p 0 +Δh * ρ mf * g, ahol p a vizsgált nyomás, p 0 a levegő hidrosztatikai nyomása, ρ mf a mérőfolyadék sűrűsége, g a nehézségi gyorsulás értéke (10 m/s 2 ). A hidrosztatikai nyomás a folyadékoszlop vagy gázoszlop nyomása, nagysága: p = h * ρ * g [Pa], tehát a folyadék- vagy gázoszlop nyomását csak az anyagsűrűség és az oszlopmagasság befolyásolja. A levegő sűrűsége: (normál sűrűség 0 o C-on és Pa nyomáson) 1,2928 kg/m 3 A víz sűrűsége (4 o C-on): kg/m 3 A higany sűrűsége: kg/m 3 Az alumínium sűrűsége: kg/m 3 A vas sűrűsége: kg/m 3 A jég sűrűsége: 920 kg/m táblázat: Néhány folyadék sűrűsége A skála úgy van beosztva, hogy a műszer nyomás nélküli állapotában a folyadékoszlopnak nem szükséges a nulla ponton állnia. Leolvasáskor az alsó és a felső folyadékszint távolságát két szám jelzi, melyeket összeadva kapjuk a teljes nyomásra utaló számértéket (Δh). A műszer nyomás, huzat vagy differenciálnyomás mérésére egyaránt alkalmas. Mintafeladatok: 1. feladat: Számolja ki, mekkora nyomás ébred vízben 10 m-es mélységben! Adja meg a nyomás értékét bar-ban is (a víz sűrűsége: 1000 kg/m 3, a nehézségi gyorsulás értékét vegye g = 10 m/s 2 -nek)! Megoldás: Adatok: h = 10 m, ρ =1000 kg/m 3, g = 10 m/s méter magas vízoszlop hidrosztatikai nyomása: p = h * ρ * g = 10 m * 1000 kg/m 3 * 10 m/s 2 = Pa = 1 bar 2. feladat: U-csöves nyomásmérővel csővezetékben áramló levegő két pont közö i nyomáskülönbségét mérjük. Az U-csőben a mérőfolyadék szintkülönbsége 100 mm. A mérőfolyadék víz, sűrűsége: 1000 kg/m 3. A nehézségi gyorsulás értékét vegye 10 m/s 2 értéknek. Határozza meg a nyomáskülönbséget, ha a mérés során a műszerben a mért anyag (levegő) hidrosztatikai nyomását nem vesszük figyelembe! Megoldás: Adatok: Δh = 100 mm = 100 * 10 3 m, ρ víz = 1000 kg/m 3, ρ levegő = 1,29 kg/m 3,

76 Épületgépészeti alapfogalmak 75 A mért nyomáskülönbség értéke, ha a levegő hidrosztatikai nyomását elhanyagoljuk: Δp = Δh * ρ víz * g = 100 * 10 3 m * 1000 kg/m 3 * 10 m/s 2 = 1000 Pa A mechanikus nyomásmérők A mechanikus nyomásmérők a nyomás hatására létrejövő rugalmas alakváltozás alapján működnek. A mérés alapelve, hogy a nyomás hatására deformálódo membrán kitérése és az azt létrehozó nyomás közö egyértelmű összefüggés van. Az érzékelő anyaga lehet fém, műanyag, kerámia stb. Rugalmas alakváltozáson alapuló nyomásmérőkhöz alkalmazható sík-, bordázo, szelence- vagy csőmembrán. 30. kép: Membrános nyomásmérő elvi felépítése 31. kép: Csőmembrán

77 76 Épületgépészeti alapfogalmak A Bourdon-csöves manométer A manométer működésének elve, hogy belső túlnyomás hatására a körív formára meghajlíto üreges, ellipszis vagy lekerekíte sarkú téglalap keresztmetszetű, egyik végén zárt cső görbületi sugara megváltozik. Pozitív túlnyomás növeli, a vákuum pedig csökkenti a görbületet. 32. kép: Bourdon-csöves nyomásmérő elvi felépítése és fényképe 3.5. Csővezeték ellenállásmérése A különböző anyagok felületét végigsimítva ujjunkkal, különbséget tudunk tenni durva és finom tapintású anyagok közö. A 34. ábra értelmezi a csővezetékek belső abszolút felületi érdességét a gépészeti gyakorlatban. Ezt a tényezőt k betűvel jelöljük, melyet mm mértékegységben szokás megadni. Szokták ezt a tulajdonságot homokérdességnek is nevezni, hiszen a legkönnyebben úgy tudjuk meghatározni (előállítani) egy anyag abszolút felületi érdességét, hogy a csőfal belső felületére azonos méretű homokszemcséket ragasztunk. A hidraulikai ellenállás számításakor ez egy nagyon fontos tényező, hiszen a folyadékszállító berendezés üzemelési költsége nagyban függ a felületi érdesség mértékétől. 34. ábra: Csővezetékek belső abszolút felületi érdessége (k)

78 Épületgépészeti alapfogalmak 77 A különböző alapanyagok és csőfajták figyelmen kívül hagyásával láthatjuk, hogy a cél olyan csővezetékek alkalmazása, melyeknél az abszolút felületi érdesség értéke minél kisebb, így törekedve a lehető legkisebb sziva yúzási energiafelhasználásra, vagyis üzemelési költségre. A napjainkban közkedvelten alkalmazo csővezetékek abszolút felületi érdesség-értékeit látjuk nagyítva a 35. ábrán. A képen megado értékek megmutatják, hogy a különböző csőtípusok milyen értékeken belül készülnek. 35. ábra: Csővezetékek abszolút felületiérdesség-értékei Az ábráról leolvasható, hogy az új rézcsővezetékek felületi érdessége 0,001-0,002 mm közö van, és idővel körülbelül 0,005 mm nagyságúra növekedhet. Az új húzo acélcsövek k -értéke 0,02-0,06 mm közö van, és akár 1,0 mm-re is megnőhet a korrózió és a lerakódások mia. A használt rézcsövek hidraulikai ellenállásának növekedése az éle artam során elhanyagolható, a csövek belső felületén normál üzemi körülmények közö nem képződik lerakódás ami növelné az ellenállást és a csőben áramló közegek keringtetésének költségét.

79 78 Épületgépészeti alapfogalmak Mintafeladatok: 1. feladat: Készítse el az alábbi kapcsolást a FluidSIM nevű programban! 36. ábra: Feladat FluidSIM programban A kapcsolás elkészítését követően a sziva yút követő fojtószelepet teljesen nyissuk ki, a mérőedénybe visszafolyó ágba építe csapot pedig zárjuk el! Indítsuk a sziva yút, majd olvassuk le a nyomásmérő műszerek által mutato értékeket, és írjuk be a táblázatba! Nyomásmérő P1 P2 P3 P4 Nyomás (bar) 15. táblázat: Zárt rendszerben mért nyomásértékek 2. feladat: Az előző feladatban használt programban kapcsoljuk ki a sziva yút, nyissuk ki teljesen a csapot, és a fojtószeleppel állítsuk az átfolyó folyadék térfogatáramát a táblázat szerint! Közben olvassuk le és jegyezzük a nyomásértékeket! A pontos mérés érdekében a stopperórát és a sziva yú meghajtómotor kapcsolóját egy személy kezelje!

80 Épületgépészeti alapfogalmak 79 q (dm 3 /15 s) P1 P2 P3 P4 0,2 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 16. táblázat: Nyomáscsökkenés és vezetékhossz összefüggése Ellenőrző kérdések: Az 1. feladat esetében mit tapasztalt a nyomásmérő műszerek jelzéséből? A 2. feladat végrehajtása során a nyomásmérő műszerek által mutato értékek változásában mit tapasztalt? A vezetékben áramló folyadék nyomása a térfogatáram növelésével hogyan változik? A nyomásmérő műszerekről leolvaso értékek ugyanazon térfogatáram esetén hogyan függtek össze a műszer vezetékben elfoglalt helyével?

81 80 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 4. Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 4.1. Épületgépészeti tervdokumentációk fajtái Kiviteli tervdokumentáció A kivitelezési dokumentáció a jogszabályban meghatározo alapvető követelmények és egyéb előírások kielégítését bizonyító, az építmény megvalósításához minden munkarészre kiterjedően, az építők, szerelők, gyártók számára kellő részletességgel szükséges információt, utasítást tartalmazza, továbbá meghatározza az építmény részévé váló összes anyag, szerkezet, termék, berendezés helyzetét, méretét, minőségét, mére űrését. Tartalma: alapozási terv, alaprajzok, épületgépészeti és épületvillamossági tervek, helyszínrajz, homlokzatok rajzai, metszetrajzok, nézetrajzok, szintáthidalók rajzai, tartószerkezeti terv. A továbbiakban csak az épületgépészeti és épületvillamossági tervekkel foglalkozunk. Épületgépészeti és épületvillamossági tervek Az épületgépészeti rajzok az épülethez szervesen kapcsolódó gépészeti berendezések nyomvonalát, csatlakozási pontjait és az egyes elemek típusát tartalmazza. Közös jellemzőjük, hogy mindig vonalas rajzzal, jelképes ábrázolással készülnek. Az egyes berendezéseket, csatlakozásokat csak egyezményes jelek, jelképek jelölik, melle ük feltüntetve a típusjelét, számát. A csővezetékek műszaki rajza kiegészíthető a szakterületek rajzjelszabványaiban nem szereplő további rajzjelekkel, de ezekről jelmagyarázatot kell készíteni a rajzon. A tervek lehetnek: víz-csatorna tervek, fűtési tervek, gázellátási tervek, légtechnikai tervek, elektromos erősáramú tervek, elektromos gyengeáramú tervek, villámvédelmi tervek, tűzvédelmi tervek, alternatív erőforrások tervei.

82 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 81 Épületgépészeti tervek A fűtési terv Fűtés (esetleg hűtés vagy klimatizálás) tervei, ezen belül a hálózati csőterv vagy más néven függőleges csőterv, a hőleadó berendezés fajtája, elhelyezése, a kazánház (ha központi fűtés készül) vagy a hőközpont terve (távfűtés esetén); ide tartoznak a napenergiával vagy a föld geotermikus energiájával működő berendezések tervei is. A vezetékek nyomvonalát az alaprajzon és függőleges csőterven célszerű ábrázolni. Ha színekkel jelölik az egyes vezetékeket, akkor az előremenő forró fűtési vezeték piros, a visszatérő lehűlt vezeték pedig kék színű. A központifűtési-terveken a rajzjelek lépték nélkül rajzolhatóak, ha a méretek vagy a berendezés helyének meghatározása nem szükséges. 37. ábra: Épület alaprajza, rajta az épületgépészeti tervjelekkel A függőleges csőterv az épület terveze fűtési rendszerét ellátó csővezetékeknek, csőszerelvényeknek és a kapcsolódó berendezéseknek az elrendezési terve. Az épület tartószerkezeteit, nyílászáróit, belső falait, lépcsőit, kéményét tartalmazzák metszet nézetben, vékony vonalasan. Erre fedlapszerűen kerülnek a fűtési rendszer megfelelő csővezetékeinek, szerelvényeinek, berendezéseinek jelei, nézetben ábrázolva. Ezen látható a berendezések közö i összefüggés és csatlakozásuk a csővezetékekhez. A csővezetékek egymástól mért távolsága nem méretarányosan kerül a rajzokra. Minden esetben jelmagyarázatot kell mellékelni az alkalmazo jelölésekről.

83 82 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 38. ábra: Függőleges csőterv kondenzációs kombi gázkazán beépítéséről A csővezetékek és szerelvények jelképes rajzait lépték nélkül készítik. A csőszerelvények rajzjeleit és az azokat összekötő csővezetékek rajzjeleit úgy helyezik el a rajzon, hogy a technológiai folyamat könnyen követhető legyen. A csövek, szerelvények a rajzon betűvel vagy betű-szám kombinációval azonosíthatók, de az azonosító jelekről jelmagyarázatot kell készíteni a rajzlapon. 39. ábra: Jelképes rajz használati-melegvizet készítő napkollektoros rendszer fali- vagy állókazán rásegítéssel

84 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 83 Épületvillamossági tervek Elektromos gyenge- és erősáramú tervek A villamos kiviteli tervdokumentáció a műszaki leíráson kívül méretarányos tervrajzokat tartalmaz az épület valamennyi szintjének, valamint az épületen kívüli, a tervezés tárgyát képező területnek erősáramú és gyengeáramú villamos berendezéséről, hálózatáról is. A családi házaknál, kisebb épületeknél általában nem készül ilyen terv. A villamos készülékek és berendezések, építmények elektromos bekötési rajzain szabvány szerinti rajzjeleket kell alkalmazni; vagy indokolt esetben a ól eltérőt is lehet, de akkor a rajzot jelmagyaráza al kell ellátni. A tervnek tartalmaznia kell: az épület alaprajzát a tartószerkezetek, nyílások ábrázolásával, a főbb vezetékek nyomvonaltervét (bojlerhez, tűzhelyhez, kapcsolószekrényhez), a kapcsoló- és mérőszekrény helyét, kapcsolási tervet, érintésvédelmi és villámvédelmi tervet, a riasztóberendezések tervét, jelmagyarázatot. 40. ábra: Épületvillamossági terv (részlet)

85 84 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 4.2. Műszaki rajzjelek, szabványok Csővezetékek, -kötések, -szerelvények rajzjelei 17. táblázat: Csővezetékek rajza, csőirány-változtatás és csőkereszteződés, csővégződések jelei, szerelvények rajza

86 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként táblázat: Csővezetékek kialakításának rajzjelei

87 86 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 19. táblázat: Csőkötések rajzjelei 20. táblázat: Hőkiegyenlítők rajzjelei

88 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként táblázat: Csőtartók és csőátvezetők rajzjelei

89 88 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 22. táblázat: Csőszerelvények rajza

90 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként táblázat: Biztonsági szerelvények rajzjelei

91 90 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként Villamos rajzjelek 24. táblázat: Villamos rajzjelek I.

92 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként táblázat: Villamos rajzjelek II.

93 92 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 4.3. Épületgépészeti kapcsolási rajzok A csővezetékek és szerelvényeik kapcsolási rajzaként a függőleges csőtervet használják, melyet már az előzőekben tárgyaltunk. Ezen kívül használnak még elvi kapcsolási rajzokat, illetve villamos kapcsolási rajzokat. Elvi kapcsolási rajzok Fűtési rendszerek elvi kapcsolási rajza A kiépítendő fűtési rendszer csővezetékeinek, szerelvényeinek, berendezéseinek elvi kapcsolási rajza tartalmazza az elektromos kapcsolásokat is. Általában szabványjelöléseket használnak. Ha mégis eltérő jelöléseket tartalmaz, akkor azt magyaráza al kell ellátni. Az előremenő forró fűtési vezetékeket pirossal, a viszszatérő lehűlt vezetékeket pedig kék színnel szokták jelölni színes rajzok esetén. 41. ábra: Hősziva yús rendszer elvi kapcsolási rajza Villamos kapcsolási rajzok Villamos elosztó kapcsolási rajza A villamos elosztó berendezések kapcsolási rajzain fel kell tüntetni az áramköri kiosztást a fáziskiosztással együ. Meg kell adni az elosztók fő méreteit, az elhelyezésükre, felszerelésükre vonatkozó utasításokat. Ezek megoldásait áramút tervben, sémákban kell ábrázolni. A tervnek tartalmaznia kell a külső és belső villámvédelemre, túlfeszültségvédelemre vonatkozó megoldásokat, rajzokat, leírásokat. A gyengeáramú (informatikai) rendszerek elvi kialakítását rendszerenként blokkvázlatszerű sémákkal,

94 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 93 ezek készülékeinek alaprajzi megjelölésével, fő nyomvonalaival, de készülék- és berendezésspecifikus rendszertechnikai tervek nélkül kell elkészíteni. 42. ábra: Villamos elosztó kapcsolási rajza

95 94 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 4.2. Gazdaságossági számítások, költségek Egy épület fűtési rendszerének kialakítása vagy modernizálása során az épület üzemeltetője, fenntartója számára nyilván a legfontosabb dolog a rendszer berendezéseinek, és azok üzemeltetésének költsége. Ez a költség rengeteg dologtól függ, nem is lehet százszázalékos pontossággal megállapítani, csak egy hozzávetőleges értéket kaphatunk. Ez viszont már elég arra, hogy el lehessen dönteni, melyik fűtési rendszert éri meg kialakítani az ado vagy leendő épületben. A költségek számítása elő azonban fel kell mérni az épület hőszükségletét. Ehhez az épület minden részére (szerkezetre, anyagra) kiterjedő komplex számítás szükséges. A számításokkal megadható az épület hővesztesége, más néven hőszükséglete. Ezt általában kw-ban adják meg. Ez az érték megmutatja azt, hogy minimum mekkora teljesítményű fűtőberendezés szükséges az ado épületbe. Mivel ez is egy hozzávetőleges érték, ajánlo ennél nagyobb teljesítményű rendszer bevezetése. Az épület hőszükségletének megállapításával már foglalkoztunk az Ado zárt tér hőszükségletének meghatározása, veszteségek figyelembevétele című fejezetben. Ha már ismerjük az épület hőszükségletét, egy ado fűtési rendszer költségeinek számításánál a következőket kell figyelembe venni: Éves üzemóra száma: a rendszer üzemeltetésének óraszáma egy ado évben. Éves fogyasztás: a rendszer fogyasztása KWh-ban. Kiszámolható a hőszükséglet és az éves óraszám szorzataként. Rendszer kiépítésének költségei: beletartozik a fűtőberendezés és a szerelvények (sziva yú, szelepek, csövek, fűtőtestek stb.) költsége. Az esetlegesen építendő tároló, valamint a kémény költsége. (Munkadíjjal nem számolunk, mert az elég széles skálán mozog, nyilván ennek ismeretében ez is belekalkulálható.) Támogatás: ha jár valamilyen állami, önkormányzati stb. támogatás a kiépítésre, akkor az a rendszer költségéből levonható. Tüzelőanyag költsége: a berendezés hatásfokának és a tüzelőanyag fűtőértékének ismeretében kiszámolható egy várható éves tüzelőanyag-menynyiség, melyet az egységárral szorozva (esetleg a kiszállítási díjat hozzáadva) megkapjuk a tüzelőanyag éves költségét. Szolgáltatások költsége: az ado rendszerhez kapcsolódó szolgáltatások költségét is számolhatjuk. Ilyen lehet a kéményseprés, az éves szerviz, az üzemeléshez szükséges éves villamos energia költsége; távfűtés esetén az alapdíj stb. Értékcsökkenés: lehet számolni ezzel az értékkel is, hiszen ado év ala a rendszert javítani, karbantartani kell stb. Ha például 20 évre tervezzük a berendezés használatát, akkor annak a vásárláskori értékét elosztva hússzal megkapjuk, hogy éves szinten mennyibe kerülhet a fenntartása. Ezzel a legrosszabb esetet vesszük figyelembe, hiszen lehet, hogy öt évig hiba nélkül működik majd a berendezés. Karbantartás éves költsége: a berendezés értékének általában az 1%-ával kell számolni. Kémény, tároló esetében ez 0,5%.

96 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 95 Mindezek alapján hozzávetőlegesen megkapjuk, hogy egy ado fűtési rendzszernél (figyelembe véve a hőszükségletet) mekkora költségekkel kell számolni éves szinten. Így összehasonlítva a lehetőségeket kiválaszthatjuk a gazdasági szempontból legkedvezőbbet az ado épület számára. Példa gazdaságossági számításra: Számításokkal az épület hőszükséglete 10 KW. A biztonság kedvéért számoljunk 15 KW-os rendszerrel. Fűtéstechnika: pelletkazán Éves fogyasztás: Hőszükséglet: 15 KW Éves üzemóra száma: 1400 h Éves fogyasztás: 15 KW 1400 h = KWh Rendszer kiépítésének költsége: összeadjuk a költségeket és levonjuk az esetleges támogatást, vagyis: Kazán és szerelvények költségei: Ft. Építmény/tároló költsége: Ft. Kémény költsége: Ft. Támogatás (állami támogatással nyerhető): Ft. Rendszer költsége = Ft Ft Ft Ft = = Ft Tüzelőanyag költsége: az éves fogyasztást osztjuk a hatásfokkal és a pellet fűtőértékével (kwh/kg-ban), ezzel megkapjuk a szükséges éves tüzelőanyag-mennyiséget. Ezt egységárral megszorozva és a kiszállítást is beleszámolva kapjuk meg a tüzelőanyag éves költségét: 90 Berendezés hatásfoka: 90% = 100 =0,9 18 MJ/kg Pellet fűtőértéke: 18 MJ/kg = 3,6 = 5 KWh/kg Pellet egységára: 60 Ft/kg = Ft/t Kiszállítás költsége: Ft Tüzelőanyag éves mennyisége = KWh 0,9 5 KWh/kg = 4666,6 kg = 4,66 t Tüzelőanyag éves költsége = (4,66 t * Ft) Ft = Ft/év

97 96 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként Szolgáltatások költsége: Kéményseprés költsége (éves): Ft Éves szervizköltség: Ft Villamos energia költsége: Ft Szolgáltatások összköltsége = Ft Ft Ft = Ft Értékcsökkenés: Év: 20 Kazán és szerelvények = Építmény vagy tároló = Kémény = Értékcsökkenés összesen = = Ft Karbantartás éves költsége: Kazán és szerelvények: 1% Építmény vagy tároló: 0,5% Kémény: 0,5% Karbantartás költsége = * 0, * 0, * 0,005= = Ft Éves működési költség: Ft = Ft Ft = Ft Ft = Ft 20 Éves működési költség = Tüzelőanyag költsége + Szolgáltatások költsége + Értékcsökkenés + Karbantartás éves költsége Éves működési költség = Ft Ft Ft Ft = = Ft Ezekkel a számításokkal megkaptuk, hogy egy 10 kw hőszükségletű, de a biztonság kedvéért 15 kw-tal számolt épület kifűtését pellet kazánnal hozzávetőlegesen Ft éves költséggel lehet majd megoldani, miután az Ft-os (plusz munkadíj) beruházást végrehajto uk.

98 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként Anyagjegyzék és költségvetés készítése Anyagjegyzék Az anyagjegyzéket árazatlan költségvetésnek is hívják. Tartalmazza a tervrajzok alapján felmért mindazon csőanyagok, szerelvények, idomok, berendezések, gépek megnevezését és mennyiségét, amelyek a majdani árajánlatban szerepelni fognak. Mindent rögzít darabszámra, folyóméterre, kilogrammra stb. Ha például az ado rendszerben több különböző átmérőjű csővezetékünk van, akkor mindegyik fajta átmérőjű csőnek tudnom kell a hosszát is, hogy pontos ajánlatot tudjak adni. Az anyagjegyzék általában nem tartalmazza az úgyneveze szerelési apróanyagokat, segédanyagokat (idomok, tömítőanyagok, toldók stb), ezeket szükség szerinti mennyiségben, utólagos elszámolással a kivitelező biztosítja. Költségvetés A költségvetést árazo költségvetésnek is hívják. Tartalmazza a tervrajzok alapján felmért szükséges anyagok, szerelvények, berendezések tételes, mennyiségi költségét. Ha már készült anyagjegyzék, akkor annak az árazo változata. Ehhez még hozzájöhetnek az esetleges szolgáltatások árai. A költségvetés általában árajánlatként is szolgál. Úgy kell elkészíteni, hogy a kivitelezés során ne lépjük túl a kalkulált keretet. Viszont ne is árazzuk túl, mert akkor valószínűleg nem fogják elfogadni, hiszen mások olcsóbb ajánla al is szolgálhatnak. Alul sem szabad árazni, mert akkor a végén a többletköltségeket saját költségből kell kifizetni.

99 98 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 26. táblázat: Árazo költségvetés (részlet)

100 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként Munkahelyi dokumentációk Munkalap A munkalapot az elvégze munka után állítjuk ki. A kivitelező és a megrendelő aláírásával elláto munkalap igazolja, hogy a munkát a kivitelező elvégezte, a megrendelő pedig elfogadta, átve e azt. A munkalapnak tartalmaznia kell: a kivitelező adatait; a megrendelő adatait; az elvégze munka jellegét, ami lehet: javítás, karbantartás, üzembe helyezés; az elvégze munka állapotát, ami lehet: elkészült, folyamatban, garanciális; az érinte berendezések megnevezését, típusát, sorozatszámát; a felhasznált anyag mennyiségét; meghibásodás esetén a hiba jellegét; leírást az elvégze munkáról; a munkavégzés idejét, időtartamát; kiszállás esetén a megte km-t, esetleg útidőt.

101 100 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 43. ábra: Munkalap minta

102 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 101 Karbantartási napló A berendezések karbantartásához karbantartási naplót, nyilvántartást kell rendszeresíteni, abban a karbantartási eseményeket rögzíteni, a karbantartási naplót, nyilvántartást naprakészen vezetni kell. A karbantartási napló vezetésének tartalmi és formai követelményei nincsenek meghatározva, így az szabadon, de mégis értelemszerűen meghatározható. Javasolt benne feltüntetni: a munkaeszköz megnevezését, azonosítóját, az elvégze karbantartás leírását, a karbantartás dátumát, a karbantartás végzőjét, az egészséget nem veszélyeztető, biztonságos üzemeltethetőség tényét, stb. A munkaeszköz fajtájától függően egyéb bejegyzések is bekerülhetnek a naplóba, pl.: üzemóra (vagy egyéb számláló adata), javíto /cserélt alkatrész, utántöltö folyadék megnevezése, stb. 27. táblázat: Karbantartási napló minta

103 102 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként Építési napló Építési naplót kell vezetni minden építésügyi hatósági engedélyhez vagy tudomásulvételi eljáráshoz kötö építőipari kivitelezési tevékenység végzéséről. Régebben a napló papír alapú volt, mára átve e helyét az elektronikus építési napló (e-építési napló). A naplókat csak a megfelelő engedélyekkel rendelkező szakember vezetheti. Építési engedélyhez nem kötö tevékenység esetében akkor sem kötelező építési napló vezetése, ha a beruházás finanszírozása közbeszerzési eljárás keretében biztosíto. Azonban lehetőség van önkéntes építési napló vezetésére, ha azt a kivitelező/megrendelő indokoltnak látja, vagy a kivitelezési szerződésben ez rögzítésre kerül. Önkéntes építési napló továbbra is vezethető papír alapon is. Az építési napló fogalma: az építőipari kivitelezési tevékenység megkezdésétől annak befejezéséig vezete, hatósági és bírósági eljárásban felhasználható, írásos dokumentáció, amely időrendben tartalmazza a szerződés tárgya szerinti építőipari kivitelezési tevékenység, illetve az építési-szerelési munkák adatait és a munka menetére, megfelelőségére és dokumentumaira (pl. tervrajzi kiegészítések) vonatkozó vagy az elszámoláshoz szükséges jelentős tényeket. 44. ábra: Építési e-napló kezdőoldala

104 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként ábra: Papír alapú építési napló Felmérési napló Az építési-szerelési munka mennyiségének folyamatos ellenőrzése céljából az építési napló mellékleteként a kivitelező felmérési naplót vezet, ha az építtetővel kötö szerződésben a felmérést tekintik az elvégze munkák mennyiségének elszámolási alapjául. Nem kell felmérési naplót vezetni, ha a kivitelező az épí etővel (beruházóval) kötö megállapodás szerint lemondo a többletmunkák elszámolásnak érvényesítéséről; az elvégze munkák mennyisége egyszeri felméréssel vagy az építési napló bejegyzéséből megfelelően megállapítható; a felmérési napló a kivitelezési dokumentáció idom- és méretjegyzékével helye esíthető; vagy a felmérési adatokat a szintezési jegyzőkönyv, a keresztszelvények és a tömegszámítások tartalmazzák. A felmérési napló az elvégze munkák mennyiségének idomonkénti, szükség esetén vázrajzzal szemléltete rögzítésére szolgál, a költségvetési tételre, az idomtervre és a méretkimutatásra, illetve a naplóbejegyzésre történő hivatkozás feltüntetésével. A felmérési naplóba az egyes tételek mennyiségének pontos kiszámításához szükséges idomrajzokat, metszeteket, méreteket á ekinthetően kell berajzolni,

105 104 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként majd az ábrákat követően kell a naplóban a részletes számításokat elvégezni, az elvégze mennyiségeket kimutatni. A felmérési naplót a felméréssel párhuzamosan kell vezetni. 46. ábra: Felmérési napló Műszaki átadás-átvételi és üzembehelyezési jegyzőkönyv A műszaki átadás-átvételi eljárás célja annak megállapítása, hogy az épí ető és a fővállalkozó kivitelező közö i építési szerződés tárgya szerinti építőipari kivitelezési tevékenység, az építési-szerelési munka vagy a technológiai szerelés a szerződésben és jogszabályban előírtak alapján, a kivitelezési dokumentációban meghatározo ak szerint maradéktalanul megvalósult, és a teljesítés megfelel az előírt műszaki és a szerződésben vállalt egyéb követelményeknek, jellemzőknek. Az átadás-átvételi eljárás időpontját a fővállalkozó kivitelező tűzheti ki, melyről értesítenie kell a megrendelőt (az épí etőt). A műszaki átadási-átvételi eljárás résztvevőit a fővállalkozó kivitelező kezdeményezésére az épí ető hívja össze. Az épí ető az eljárás megindításának időpontjáról, az építési engedély számáról és az építés helyszínéről az illetékes építésfelügyeleti hatóságot is köteles értesíteni. Az épí ető (vagy megbízo ja) köteles fenti időpontban megjelenni, és a munkát megvizsgálni. Az épí ető által megbízo építési műszaki ellenőr köteles a fővállalkozó kivitelező által megjelölt időpontra kitűzö műszaki átadás-átvételi

106 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 105 eljárás során megvizsgálni az elkészült építőipari kivitelezési tevékenységet és az építési szerződésben foglaltak teljesülését. A műszaki átadás-átvételi eljárásról három példányban jegyzőkönyvet kell készíteni (a jegyzőkönyv egy-egy példánya az épí etőt és a fővállalkozó kivitelezőt illeti, illetve egy példány az építési napló mellékletét képezi). A jegyzőkönyv tartalmazza mindazokat a tényeket, amelyek jogvita esetén jelentősek lehetnek, így különösen: az eljárás kezdetének és befejezésének időpontját; a műszaki átadás-átvételi eljárásban résztvevők nevét, megnevezését, részvételi minőségét; az épí ető által érvényesíteni kívánt szavatossági igényeket; az épí ető észrevételeit; a műszaki átadás-átvételi eljárás során felfedeze mennyiségi és minőségi hibákat, hiányokat, a hiányosságok megnevezését (jelentősebb tételszám esetén az átadás-átvételi jegyzőkönyv mellékletét képező külön hiánypótlási jegyzőkönyv vagy hibajegyzék, hiányjegyzék is készíthető); a hibás munkarészekre eső költségvetési összegeket; a jogszabályban előírt nyilatkozatokat; az épí ető döntését arról, hogy átveszi-e az építményt; az épí ető döntését arról, hogy igényt tart-e a hibák kijavítására, vagy árengedményt kér (ha az épí ető a hibák, hiányok, hiányosságok kijavítását kéri, a kijavítás határidejét, valamint a kijavításért és az átvételért felelős személy megnevezését is rögzíteni kell). A jegyzőkönyvet minden résztvevőnek alá kell írnia. Ha hiánypótlási jegyzőkönyv vagy hibajegyzék, hiányjegyzék is készült, akkor azt a fővállalkozó kivitelezőnek szintén alá kell írnia. Üzembehelyezés elő a kivitelező szakembereinek ellenőrizniük kell a telepíte berendezések, gépek biztonságos működéshez szükséges gépészeti és elektromos feltételrendszer meglétét. A gépek indítása után mérik a teljesítményeket, áramfelvételeket és egyéb hőtechnikai, áramlási és elektromos értékeket. A mérések és beállítások eredményeit az üzembehelyezési jegyzőkönyvben dokumentálják, ez az átadás-átvételi dokumentáció elengedhetetlen részét képezi. Az üzembehelyezési jegyzőkönyvnek tartalmaznia kell a következőket: az üzembehelyezést végző szervezet adatait; az üzembehelyeze eszköz adatait (megnevezés, gyári szám, beszerzés időpontja, szállító megnevezése, eszköz értéke stb.); az üzembehelyezés adatait, mérési eredményeit (üzembehelyezés dátuma, helye, mért eredmények stb.); esetleges megjegyzéseket, észrevételeket.

107 106 Épületgépészeti dokumentációk részterületenként 47. ábra: Napkollektor üzembehelyezési/átadási jegyzőkönyv minta

108 Épületgépészeti rendszerek Épületgépészeti rendszerelemek 5.1. Csővezetékek szerelvényei A csővezetékekben áramló közeg mennyiségének szabályozását a különféle csőszerelvényekkel végezhetjük. A szabályozó szerkezetek kialakításával az a cél, hogy azok: nyito állapotában az áramlási veszteségek minél kisebbek legyenek, zárt állapotában a záró felületek hosszabb ideig is jól tömítő zárást biztosítsanak, záró elemeinek javítása (cseréje) céljából könnyen hozzáférhetők legyenek. A különböző csőszerelvények anyagát a szállíto közeg vegyi hatása, üzemi hőmérséklete és nyomásának ismeretében kell megválasztani. Elzárószerelvények: működtete elzárószerelvények, azaz csapok, szelepek, tolózárak, csappantyúk; önműködő elzáró szerelvények, azaz biztonsági szelepek, visszacsapó szelepek. Csapok A csap elzáró eleme a közeg áramlási irányára merőleges tengely körül elfordulva szabályozza a csővezeték szabad keresztmetszetét. A záróelem kialakítástól függően lehetnek kúpos, hengeres és gömbcsapok. Szelepek 48. ábra: Gömbcsap (a, b) és kúpos csap (c) A szelep elzáró eleme a közeg áramlási irányában egyenes vonalú mozgást végez. A szelep záró elemei a szelepházban kiképze szelepfészek, az arra felfekvő szeleptányér és a szeleptányért mozgató menetes orsó. A szeleptányért olyan magasra kell felemelni a szelepfészekről, hogy az áramlási keresztmetszet nagysága ne változzon.

109 108 Épületgépészeti rendszerek 49. ábra: Kézi elzárószelep kúpszeleppel (a), tányérszeleppel (b) A szeleptányér zárás irányú mozgatását a ház felső részében megvezete menetes orsó forgatásával végezzük. A szelepház alsó- és felsőrészt általában öntö vasból vagy öntö acélból készítik. További megmunkálást csak az egymással, illetve az egyéb alkatrészekkel érintkező felületek igényelnek. A zárógyűrűket általában nem a szelepház, illetve a szeleptest anyagából, hanem annál jobb minőségű, kopásállóbb, korrózióálló, de közel azonos hőtágulási együ hatójú anyagból készítik. A zárógyűrűket a kiesztergált fészkekbe sajtolással vagy menetesen rögzítik. Tolózárak A tolózárak a legelterjedtebb elzárószerkezetek folyadékokhoz, gázokhoz és gőzökhöz. Kialakításuk a legkülönfélébb lehet. Leggyakoribbak az ék- és síkfelületű tolózárak. Nagyobb átmérőjű csővezetékekhez olyan elzárószerkezeteket használunk, amelyek a folyadék áramlásának irányára merőlegesen elmozduló zárótestekkel rendelkeznek. A tolózárak olyan csőszerelvények, amelyek az áramló közegnek kétirányú áramlást biztosítanak iránytörés és keresztmetszetcsökkenés nélkül. 50. ábra: Fémzárású éktolózár (a, b, c) és síkfelületű tolózár (d)

110 Épületgépészeti rendszerek 109 Csappantyúk A csappantyúkat nagy vezetékekben, mint elzáró- és fojtóelemeket, és mint biztonsági elemeket (visszacsapó csappantyút) alkalmazzák. A fojtócsappantyúk záró lapja tárcsa alakú, amely az áramlás irányára keresztben fekvő többnyire vízszintes tengely körül elfordítható, és zárt helyzetben merőleges vagy közel merőleges a cső tengelyére. 51. ábra: Hegeszte fojtócsappantyú (a), fojtócsappantyú lencse alakú elzáróelemmel (b), gyűrűs fojtócsappantyú (c) Biztonsági szelepek A nagynyomású közegeket szállító csővezetékek, légtartályok és gőzkazánok fontos tartozékai a különböző rendszerű biztonsági szelepek, amelyek feladata egy meghatározo legnagyobb nyomás elérésekor a berendezés túlterhelésének megakadályozása érdekében a csővezeték vagy tartály további nyomásnövekedésének megakadályozása. Beállíto maximum nyomás elérésekor az addig zárt szelep nyit, ha a túlnyomás a megengede érték alá csökken a biztonsági szelep ismét zár. Stabil, rázkódásmentes üzem esetén általában súlyterhelésű biztonsági szelepet, mobil üzemű berendezéseken rugóterhelésű biztonsági szelepet alkalmaznak. 52. ábra: Súlyterhelésű (a) és rúgóterhelésű biztonsági szelep (b)

111 110 Épületgépészeti rendszerek Visszacsapó szelep Visszacsapó szelepeket a nem kívánt visszaáramlások megakadályozása érdekében alkalmaznak. 53. ábra: Visszacsapó szelepek 5.2. Oldható és nem oldható kötések kialakítása Lágyforrasztás Oldható kötéseknél az egyes alkatrészek szétválaszthatók és újra összeköthetők. Akkor alkalmazzák, ha egy későbbi időpontban a kötést oldani kell, mint például sziva yúknál, csaptelepeknél vagy hőcserélőknél, amikor azokat javítani vagy karbantartani kell. Ilyen oldható kötés a lágyforrasztás is. Kapilláris forrasztás A kapillaritás elve abban rejlik, hogy két tökéletesen megtisztíto (cső)felület közti rendkívül kis távolság (kapilláris rés) esetén a felületek közti folyadék (esetünkben megolvadt forraszanyag), a gravitáció ellenében is emelkedik a két felület közö, és kitölti a köztük lévő rést. A kapilláris magasság (h), amelyre a folyadék fel tud emelkedni, függ a kapilláris rés nagyságától, ezt az összefüggést szemlélteti a következő ábra. 54. ábra: Kapilláris forrasztás elve és az emelkedés (h) mértéke a kapilláris rés függvényében

112 Épületgépészeti rendszerek 111 Rézcsövek esetében a kapilláris rés (a cső külső és az idom belső átmérője közti különbség) nagysága szabályozva van a csőátmérők függvényében az alábbiak szerint: 54 mm átmérőig a rés 0,02 és 0,30 mm közö legyen; 54 mm fölö 108 mm átmérőig a rés max. 0,40 mm legyen. A kemény- és lágyforrasztás megkülönböztetése a munkahőmérséklet alapján történik. A munkahőmérséklet az a hőmérséklet, amelynél a felhasznált forraszanyag megfolyik, bevonja a felületet és köt. Forraszanyag Miután a felhasznált forraszanyagnál különböző elemekből álló ötvözetekről van szó, a forraszanyag olvadáspont tartománnyal rendelkezik, vagyis a tiszta fémekkel ellentétben nincs meghatározo olvadáspontja. A munkahőmérséklet a forraszanyag felső olvadáspontjának közelében van. Lágyforrasztásnál a munkahőmérséklet 450 C ala i. Rézcsőszereléshez kétféle lágyforrasz használatos. Ezeket az MSZ EN szabvány szerint gyártják. A forraszanyag jelölése adja meg, hogy az milyen elemekből áll. A csőszereléshez felhasznált valamennyi lágyforrasz ónt mint fő alkotórészt tartalmaz. Ez abból ismerhető fel, hogy az ón mindig az első fém, amelyet az S (Solder, angolul lágyforrasz) betű után jelölnek meg. (Pl. S-Sn97Cu3). A kémiai jel után következő számok a fémek körülbelüli részarányát adják meg súlyszázalékban. Forraszanyag MSZ EN szerint S-Sn97Cu3 S-Sn97Ag3 Olvadási tartomány ( o C) Cu (Réz)* 2,5-3,5 - Ag (Ezüst) * - 3,0-3,5 Sn (Ón)* maradék maradék 28. táblázat: Lágyforraszok rézcsőszereléshez (* az adatok súlyszázalékot jelentenek) Annak biztosítására, hogy kifogástalan forraszanyag kerüljön alkalmazásra, a forraszanyagot az alábbiak szerint jelölik: gyártó vagy szállító jele; MSZ EN 2945; a forraszanyag rövid jelölése; a forraszanyag RAL minőségjele. 33. kép: Lágy forraszanyag

113 112 Épületgépészeti rendszerek Folyasztószer lágyforrasztáshoz A folyasztószer arra szolgál, hogy oxigénmentes forrasztási felületet kapjunk, és a forrasztási folyamat ala ezt meg is tartsuk. Ennek segítségével a forrasztás hőmérsékletén a forraszanyag befutja a forrasztási felületet, megfolyik, és az anyaggal kötést képez. Abból a célból, hogy a rézcső belső felülete is bevonódjon, a forrasztási felületet fémfényesre kell tisztítani. Mechanikus tisztítás mindig szükséges, azonban nem elég, mert a forrasztási folyamat során a levegő oxigéntartalma mia az oxidréteg újraképződne. Ennek elkerülésére használják a folyasztószert. A folyasztószer meghatározo hőmérsékle artományt igényel, hogy hatását kifejtse. Ha a forrasztási hőmérséklet túl magas, a folyasztószer elég, és nem lesz hatékony. Ezért a forrasztási munkahőmérséklet betartására ügyelni kell. Lágyforrasztáshoz az MSZ EN szerint három folyasztószer típus megengede, amelyeket az alábbi rövid módon jelölnek: Ahogyan a forraszanyagoknál, a folyasztószereknél is figyelni kell a helyes jelölésre: gyártó vagy szállító jele; MSZ EN 29454; folyasztószer típusának rövid jele; RAL minőségjel; DVGW jel. 34. kép: Folyasztószer lágyforrasztáshoz

114 Épületgépészeti rendszerek 113 Lágyforrasztó paszta Folyasztószer helye lágyforrasztó paszta is használható. A lágyforrasztó paszták porformájú lágyforrasz anyagból és folyasztószerből állnak. Előnye: a forrasztás munkahőmérséklete a forrasztó paszta felolvadásából felismerhető (ezüstszín). A folyasztószer adatainak kiegészítéseképpen a lágyforrasz pasztákat az MSZ EN szerinti rövid jellel és a fémtartalommal jelölni kell. 35. kép: Forrasztópaszta lágyforrasztáshoz Folyasztószer és forrasztópaszta jelöléseket a következő táblázat tartalmazza. Az első szám jelöli a típust (pl. 3 = szervetlen), a második szám a bázist (pl. 1 = vízben oldódó), a harmadik szám a hatóanyagot, amelyik felmelegítés során a kémiai reakciót beindítja. Keményforrasztás Folyasztószer MSZ EN szerint Hőmérséklet ( o C) táblázat: Folyasztószer és forrasztópaszta jelölések A keményforrasztásnál a munkahőmérséklet 450 C fölö van. A keményforraszto kötés nagyobb nyírószilárdságot eredményez, és magasabb üzemi hőmérsékletet tesz lehetővé, mint a lágyforraszto kötés. A kemény és félkemény rézcsövek lényegében elvesztik keményforrasztás során szilárdságukat, miután a magas munkahőmérséklet révén kilágyulnak.

115 114 Épületgépészeti rendszerek Forraszanyag Keményforraszként leggyakrabban a CP 105 (L-Ag2P) réz-ezüst-foszfor forraszt és a CP 203 (L-CuP6) réz-foszfor forraszanyagot használják. A foszfor tartalmú keményforraszokon kívül létezik még réz-ezüst keményforrasz óntartalommal vagy ón nélkül. Rézcsövek keményforrasztására összesen öt keményforrasz anyag engedélyeze a MSZ EN 1044 szerint. Minden megneveze forraszanyag minden szereléshez alkalmazható. Az olajvezetékek szerelésére az AG 203 forraszanyag nem használható. A keményforrasz anyagokat az alábbiak szerint jelölik: gyártó vagy szállító jele; MSZ EN 1044; a forraszanyag rövid jelölése; a forraszanyag RAL minőségjele. 36. kép: CP 203-as forraszanyag keményforrasztáshoz Folyasztószer keményforrasztáshoz Ugyanazon okokból, mint a lágyforrasztásnál, a keményforrasztásnál is folyasztószert használunk. Folyasztószerként keményforrasztáshoz az FH 10 típust alkalmazzuk az MSZ EN 1045 szabvány szerint. Csak egy kivétel van, ahol folyasztószer nélkül lehet keményforrasztást végezni: a réz-réz anyagpárosításnál CP 203 és CP 105 foszfor tartalmú forraszanyagokkal történő keményforrasztásnál nem szükséges folyasztószer, mivel a foszfortartalom folyasztószerként hat. A keményforrasztáshoz használt folyasztószereket az alábbiak szerint jelölik: gyártó, szállító jele; MSZ EN 1045; folyasztószer típusának rövid jele; RAL minőségjele; DVGW jele.

116 Épületgépészeti rendszerek kép: Folyasztószer keményforrasztáshoz A keményforrasztáshoz használatos folyasztószereket és forraszanyagokat a következő táblázat tartalmazza. 30. táblázat: Folyasztószerek és forraszanyagok keményforrasztáshoz Munkafolyamatok lágy- és keményforrasztásnál Sorja eltávolítása A csővégeket belül és kívül sorjátlanítani, a lágy csöveket kalibrálni kell: ez a feltétel a megfelelő kapilláris réshez. Ha a lágy csövet nem kalibráljuk, nem illeszkedik megfelelően a cső a fi inghez. Amennyiben erőszakkal próbálnánk a csövet és a fi inget egymásba tolni, a forrasztási rés nem lesz kapilláris rés, a kapilláris hatás nem lép fel, vagy túl gyenge lesz. 38. kép: Sorja eltávolítása

117 116 Épületgépészeti rendszerek Tisztítás A csővégeket kívül, a fi ingeket belül mechanikusan fémesre tisztítjuk. A tisztításra alkalmas fémmentes dörzsike, finom acélgyapjú, csiszolóvászon (szemcseméret 240 vagy finomabb) vagy huzalszálas körkefe. Ha a csővégek és a fi ing fémesen nem tiszták, a forraszanyag nem futja be őket tökéletesen. 39. kép: Csővég és fi ing tisztítása Folyasztószer, illetve forrasztópaszta felhordása Folyasztószerrel csak a csővégeket vonjuk be. Ezzel nem jut folyasztószer a cső belsejébe. Optikailag tiszta forrasztási hely biztosításához javasolt a cső és a fi ing egymásba illesztése után a fölösleges folyasztószer, illetve a forrasztópaszta eltávolítása. Réz-réz kötés foszfortartalmú (CP 203 vagy CP 105) forraszanyaggal való keményforrasztásánál nem szükséges folyasztószer. Az égő lángjának beállítása 40. kép: Folyasztószer, illetve forrasztópaszta felhordása Lágyforrasztásnál a láng intenzitását a csőátmérőnek megfelelően kell beállítani. Keményforrasztáshoz különböző nagyságú égőfejek vannak, amelyekből a csőátmérőnek megfelelőt kell kiválasztani. A forrasztás semlegesre állíto láng-

118 Épületgépészeti rendszerek 117 gal történik. A láng meggyújtásánál nem lehetnek gyúlékony tárgyak a közelben, és a helyiség kiszellőztete kell legyen. Az égő lángját nem a szokásos tűzszerszámmal, hanem tűzkővel kell begyújtani. Lágyforrasztás 41. kép: Egy égő semlegesre beállíto lángja A csővéget ütközésig a fi engbe toljuk, és szórólánggal egyenletesen felmelegítjük Túl magas hőmérsékleten a folyasztószer elég, és a forraszanyag nem képes bevonni a felületet, hanem lecseppen. Lágyforrasztásnál a munkahőmérsékletet a lágyforrasztó paszta felolvadása mutatja meg (ezüstszín megjelenése). Közvetlen lánghatás nélkül forrasztunk (az égőt a forraszanyag adagolásakor elfordítjuk). A forraszanyag akkor tölti ki a forrasztási rést, amikor egy horony jelenik meg a fi ing külső pereme mentén. A lehűlés pillanatában nem szabad a kötési helyet mozgatni, mert a forraszanyag még nem szilárdult meg annyira, hogy ütésálló legyen. 42. kép: Lágyforrasztás

119 118 Épületgépészeti rendszerek Keményforrasztás A csővégeket ütközésig a fi ingbe toljuk, és szórólánggal egyenletesen felmelegítjük. Túl magas hőmérsékleten a folyasztószer elég, és a forraszanyag nem képes bevonni a felületet, hanem lecseppen. Keményforrasztásnál a helyes munkahőmérsékletet a sötétvörös izzáskor érjük el. A forraszanyagot szórólánggal megolvasztjuk, amíg a forrasztási rés be nem töltődik. 43. kép: Keményforrasztás Folyasztószer-maradványok eltávolítása Végül a kötési helyet nedves ruhával meg kell tisztítani, hogy a folyasztószer maradványait eltávolítsuk. Keményforrasz maradványai drótkefével is eltávolíthatók. Vízvezetékeknél a cső belső oldalán lévő folyasztószer-maradványokat az egész vezetékrendszer átöblítésével lehet eltávolítani. Ezért szükséges, hogy a folyasztószer vízvezetékek esetén vízben oldható legyen. 44. kép: Folyasztószer-maradványok eltávolítása

120 Épületgépészeti rendszerek 119 Forrasztás fi ingek nélkül A fi inggel történő forrasztás melle két olyan eset van, amelynek során fi ing nélkül lehet forrasztani: kézi gyártású tokos kötéseknél, elágazások kézi készítésénél (T-elágazás, ferde elágazás). Kézi gyártású kötéseknél az egyik csővéget speciális szerszámmal feltágítják, és így egy tokot állítanak elő. Az így elkészíte tokos kötés lágy- és keményforrasztható. 45. kép: Tokos kötés készítéséhez való expander szerszám különböző csőátmérőkhöz illeszkedő betétekkel Kézzel készíte elágazásoknál az alapvezeték csövén először egy lyukat fúrnak, majd egy speciális szerszámmal vagy segédszerszámmal ezen a lyukon nyakat húznak. Ebbe a nyakba forrasztják be az elágazó csövet (csak keményforrasztás megengede ). Az elágazó cső átmérője kézi gyártású elágazásnál mindig kisebb kell legyen, mint az alapvezeték átmérője. 55. ábra: Tokos kötés (a) és manuálisan készíte elágazás (nyakkihúzás) (b)

121 120 Épületgépészeti rendszerek Tokos kötés és nyakkihúzo elágazás nem minden szereléshez engedélyeze : Kézi gyártású elágazásokat nem lehet lágyforasztani. PB gáz és tüzelőolaj vezetékek szerelésénél tokkészítés és manuálisan készíte elágazások nem megengede ek. Gázvezetékeknél manuálisan készíte elágazások nem megengede ek. A fi inggel történő forrasztásos kötéshez hasonlóan a tokos kötésre és a manuális elágazásokra is érvényesek az alábbiak: Az vízvezetékeknél keményforrasztás csak 28 mm-nél nagyobb csőátmérőnél megengede (lásd 3.3 fejezetet). Ez érvényes a kézzel készíte elágazásoknál is, mégpedig úgy, hogy az előforduló legkisebb elágazó csőátmérő is nagyobb kell, hogy legyen 28 mm-nél. 110 C fölö üzemelő szolár- és fűtőberendezéseknél lágyforrasztás nem alkalmazható (lásd 3.3 fejezetet). Mindkét művelet azért igényel pontos kivitelezést, hogy olyan forrasztási rés álljon elő, amely kapilláris hatást kelt, és ezzel a kapilláris forrasztást lehetővé teszi Szivattyú beépítése, jelleggörbe szerkesztése mérés alapján Az épületgépészetben a sziva yúk igen fontos szerepet töltenek be. Különböző feladatokra alkalmazhatók. Mi a legismertebbel foglalkozunk: a fűtési keringető sziva yúval. Működési elve a centrifugálsziva yú elv. A sziva yú működését egy elektromos vagy egyéb meghajtással működő, forgó mozgást generáló motor biztosítja. Ez a forgó mozgás gondoskodik a folyadék szállításáról. Az örvénysziva yú elv A cél az, hogy a sziva yú ún. szívó csatlakozásán a sziva yúba belépő folyadékot a meghajtó motor forgó mozgásával mozgásba hozzák, és ezáltal a folyadék átáramoljon a sziva yún. A lényeg egy sajátos örvény létrehozása. Ezt az örvénylést a motor tengelyére szerelt alkatrész, a járókerék (bizonyos sziva yúknál ezt az alkatrészt lapátkeréknek nevezik) hozza létre, mely sajátos kialakításának közszönhetően képes a folyadékot mozgásba hozni. A gyakorlatban ez a következők szerint történik: a sziva yú tengelyével párhuzamosan a tengely végénél érkező folyadék a forgó járókeréken keresztüláramolva örvénylő mozgásba kezd, és a járókerékről a tengelyre merőleges irányba távozik. A sziva yú különböző elhelyezésével háromféle rendszer alakítható ki: Nyomo fűtési rendszer: amikor a sziva yú a fűtési visszatérőben van elhelyezve, és a tágulási tartály visszatérő vezetéke a sziva yú bemenő csatlakozópontja elé kapcsolódik. Szívo fűtési rendszer: amikor a sziva yú a fűtési visszatérőben van, és a tágulási tartály visszatérő vezetéke a sziva yú kimenő csatlakozópontja után kapcsolódik.

122 Épületgépészeti rendszerek 121 Sziva yú az előremenőben: amikor a sziva yú a fűtési előremenő vezetékben van, és a tágulási tartály biztonsági vezetéke a sziva yú bemenő csatlakozópontja elé kapcsolódik. 56. ábra: Sziva yú elhelyezése a fűtési rendszerben A sziva yú beépítése A sziva yút csak akkor szabad beépíteni, ha a csővezetéken már minden hegesztési és forrasztási munkát elvégeztek, és a vezetéket alaposan kiöblíte ék. A piszok a sziva yút működésképtelenné teheti. A sziva yút jól hozzáférhető helyre kell felszerelni, hogy a későbbi ellenőrzés vagy csere könnyen végrehajtható legyen. Ajánlatos a sziva yú elő és után szakaszoló zárakat beépíteni, mert ha pl. ki kell cserélni a sziva yút, nem kell az egész rendszert vízteleníteni és utána újra feltölteni. A szerelvényeket úgy kell felszerelni, hogy a kiszivárgó víz ne csöpögjön a sziva yú motorjára vagy a kapcsoló szekrényre. Ha nyito berendezésbe építik be a sziva yút, akkor a biztonsági túlfolyó a sziva yú elő ágazzék el. A sziva yút a csővezetékek befeszítése nélkül kell beszerelni vízszintes tengellyel. A sziva yún a folyadék áramlási iránya jelölve van, ennek megfelelően kell beszerelni.

123 122 Épületgépészeti rendszerek A villamos bekötést a helyi áramszolgáltató által engedélyeze villamossági szakembernek az érvényes szabványok szerint kell elkészítenie. 57. ábra: Sziva yú beszerelése a már előre kialakíto helyre

124 Épületgépészeti rendszerek ábra: Sziva yú beszerelési követelményei 59. ábra: A sziva yú elektromos bekötése

125 124 Épületgépészeti rendszerek Sziva yú üzembehelyezése feltöltés és légtelenítés A rendszert szakszerűen töltsük fel. A szakaszoló zárakat nyissuk ki, hogy a folyadék a sziva yún keresztül tudjon áramlani. A sziva yútér légtelenítése rövid üzemidő ala automatikusan bekövetkezik. Fűtési rendszert a sziva yú fölé építe légtelenítő szelep segítségével lehet légteleníteni. Jelleggörbe szerkesztése mérés alapján A folyadékszállítás legáltalánosabb esete, amikor különböző nyomású tartályok közö különböző átmérőjű csövekben kell a technológia által előírt menynyiségű folyadékot magasabb szintre emelni. A szállítás során a folyadéknak növekszik a helyzeti és nyomási energiája, ami a szállítás jelleggörbéjén mint statikus energiaigény jelentkezik. A két legfontosabb diagram a szállíto folyadékmennyiség-energia (H-V) és a szállíto folyadékmennyiség-teljesítmény (P-V) jelleggörbe. Szállítási jelleggörbe A sziva yú szállítási jelleggörbéjét meg tudjuk határozni méréssel. A sziva yúval szállíto folyadékmennyiség meghatározásához szükség van menynyiségmérő műszerre, míg a leado fajlagos teljesítményt (szállítómagasságot) a sziva yú nyomóágába beépíte nyomásmérő műszer segítségével határozhatjuk meg. A nyomás alapján kiszámítható a fajlagos nyomási energia, a fajlagos szállítómagasság értéke. A sziva yú által közölt fajlagos nyomási energia, szállítómagasság nagysága: p H =, m ρ g ahol: p a sziva yú nyomóágába beépíte nyomásmérő műszer által mutato nyomásérték (Pa); ρ a folyadék sűrűsége (kg/m 3 ); g a nehézségi gyorsulás (m/s 2 ). Ismerve a szállíto folyadék mennyiségét, valamint a nyomás nagyságát, a szállítási diagram megszerkeszthető. 60. ábra: Sziva yú szállítási jelleggörbéje

126 Épületgépészeti rendszerek 125 Teljesítmény jelleggörbe A sziva yú teljesítmény jelleggörbéje a szállítás hasznos teljesítményszükségletét (Ph), valamint a sziva yúzási feladat összes teljesítményszükségletét (Pö) ábrázolja a szállíto folyadékmennyiség függvényében (Q). A szállítási adatokból kiszámíto teljesítmény a folyadékszállítás hasznos teljesítménye. A szivatytyú motorja által felve teljesítmény mindig nagyobb, mint a folyadékszállítás teljesítménye. A folyadékszállításhoz szükséges hasznos teljesítmény: P h = V ρ g H (W) ahol V a szállíto folyadék mennyisége (m 3 /s); ρ a folyadék sűrűsége (kg/m 3 ); g a nehézségi gyorsulás (m/s 2 ); H a manometrikus szállítómagasság (m). 61. ábra: Sziva yú teljesítmény jelleggörbéje 5.4. Ventilátorok beépítése, szabályozása A faelgázosító kazán működésének lényege, hogy ellentétben a hagyományos kazánokkal, i teljesen szabályozo körülmények közö i égésről beszélünk. A faelgázosító kazánok két tűzterűek, a felső térben történik a fa elégetése (elgázosítása). A bejövő levegő egyharmada a felső térbe kerül. O egy tökéletlen égés megy végbe. Az égéskor keletkező füst (füstgázok) hosszabb idő ala és egyenletesebben szabadulnak fel. Ezt a füstöt melynek 60%-a még éghető gáz a ventilátor áthúzza a kerámia szigetelésű alsó tűztérbe, ahol a bejövő levegő fennmaradó kétharmad részét hozzákeverve, egy másodlagos égés jön létre. A füstgázok magas hőfokon, lefelé égő lánggal fagázként égnek el.

127 126 Épületgépészeti rendszerek 62. ábra: Faelgázosító kazán A levegőellátás szabályozására alapvetően kétféle elv létezik: Kevésbé hatékony módszer a légnyílások mechanikus beállítása. Ez egyértelműen nagyfokú hozzáértést és sok odafigyelést, munkát igényel a felhasználó részéről, és még így sem érhető el vele megfelelő hatásfok. A másik módszer a levegőellátás általában ventilátorral történő elektronikus szabályozása. A megfelelő levegőmennyiség biztosítható elszívó, illetve toló ventilátor segítségével is. A hagyományos elrendezésnél egy levegőventilátor (toló ventilátor) és egy füstgázventilátor (szívó ventilátor) is található. 46. kép: Faelgázosító kazán ventilátora

128 Épületgépészeti rendszerek 127 A levegőellátás ventilátoros szabályozására két lehetőség van: Az állandó fordulatszámon működő ventilátor ki-bekapcsolgatása. A ventilátor fordulatszámának folyamatos vezérlése. Utóbbi esetben a faelgázosító kazán szabályozója a folyamatosan figyelt, változó paraméterek alapján módosítja a ventilátor fordulatszámát, ezzel az égéshez szükséges levegőmennyiséget. Minél több fűtést érintő paramétert figyel az ado vezérlés, annál folyamatosabban adja le teljesítményét a faelgázosító kazán. Egy igazán jó vezérlés a kazán üzemelésének szabályozásán kívül akár a teljes fűtési rendszer vezérlését is el tudja látni. Alapkövetelmény, hogy a ventilátor vezérlése a kazán kimenő vizének, a távozó füstgáz hőmérsékletének, valamint a fűtö teret figyelő szobatermosztát jelének alapján történjen. Egy korszerű szabályozó egység a beállíto értékekhez történő közeledés esetében már folyamatosan változtatja a ventilátor fordulatszámát. Ezzel a vezérlési módszerrel elérhető az, hogy a faelgázosító kazán ne lépje túl a beállíto vízhőmérsékletet, gátolva így a felesleges többlethőtermelést. Az autóiparban használt lambda szondához hasonló rendszer figyeli a kimenő füstgáz minőségét, és ez alapján állítja be az elsődleges és másodlagos levegő arányát. A század pontossággal mért adatokkal vezérelve egy finom szervomotor által mozgato csappantyú biztosítja az ideális levegőarányt. Az ilyen vezérlési módszerrel a kazánba nem szükséges puffertárolót beépíteni, és egy feltöltéssel akár óra folyamatos működésre is képes a kazán. A feltöltés gyakorlatilag csak a farönkök behelyezését jelenti. A legkorszerűbb kazánok szabályozása biztosítja a tüzelőanyag tökéletes elégetését, ezzel akár 92-93%-os hatásfokot is lehetővé tesz. Ez a fűtési költségek jelentős megtakarítását s a jóval kényelmesebb üzemeltetést eredményezi.

129 128 Elektrotechnikai alapismeretek 6. Elektrotechnikai alapismeretek 6.1. Bekötések, huzalozások készítése Példa elosztódoboz elektromos bekötésére Egy példán keresztül nézzük meg egy elosztódoboz elektromos bekötését. Ehhez segítséget nyújt a lentebb található ábra. A bekötés menete: Kapcsolja le annak a háromeres vezetéknek az áramellátását, amelyikhez csatlakozni kíván! Bontsa meg és vágja át a vezetéket a telepítés helyénél, és helyezzen ide falba süllyeszte (faházaknál falon kívülre szerelhető) elosztódobozt! Vezesse be a doboz oldalán a villanyóra felől bejövő és a továbbmenő átvágo vezetékvégeket! Ebbe a dobozba vezesse a világítótes ől és annak kapcsolójától kiépíte vezetékeket is! Csupaszítsa le a vezetékvégeket, majd négytagos sorozatkapocs felhasználásával kapcsolja ezeket össze az alábbi kapcsolásban: az átvágás azonos vezetékeit az 1., a 2. és a 4. kapocsra kötéssel kapcsolja ismét össze! Az 1. kapocsra a fázisvezeték, a 2. kapocsra a nullavezeték, a 4. kapocsra a földvezeték legyen kötve. A fázisvezetéket a színjelzés mutatja, de biztosabb fáziskeresővel meghatározni (bekapcsolt áramellátás melle ). Magyarországon a fázisvezeték színjelzése fekete, a nullavezeték kék, a földvezeték pedig zöld-sárga (esetleg piros) színű. Kösse a földelt világítás háromeres kábelének földvezetékét a 4. földelő, a nullavezetékét a 2., a fázisvezetékét pedig a 3. sorkapocsra! A villanykapcsoló földvezetékét a 4., a másik két vezetéket pedig az 1. és a 3. sorkapocsra kell rögzíteni. Ha nincs a kapcsolónál földcsatlakozó, úgy elmarad a földvezeték. Ezután helyezze fel az elosztódoboz fedelét, és kapcsolja vissza az áramellátást!

130 Elektrotechnikai alapismeretek ábra: Elosztódoboz bekötése 6.2. Elektromos kábelek nyomvonalának kialakítása Műanyag köpenyes vezetékkel történő szerelés A köpenyes vezeték szerelése fogalomkörbe hagyományosan a kábelszerű vezetékek és a tömlővezetékek szerelése tartozik. Szerelés falra, tartóra A köpenyes vezetékek szerelésének első szakaszában a kábel nyomvonalát határozzák meg. A nyomvonal megválasztásánál ügyelni kell arra, hogy a vezeték mechanikailag véde helyen, lehetőleg vízszintes és függőleges irányban haladjon. Kerülni kell a felesleges irányváltoztatásokat és kereszteződéseket. Az oldalfalakon a 2,5 m-nél alacsonyabban haladó kiskábeleket, ha mechanikai sérülés veszélye áll fenn, járulékos védelemmel kell ellátni. Az épületek külső falán (oldalán) a nyomvonalat úgy kell kijelölni, hogy napsugárzástól véde helyen, lehetőleg a tetőeresz ala vezessék. Ha ez nem lehetséges, akkor a napfénynek kite helyeken szilikon szigetelésű köpenyes vezetékkel szereljenek. A nyomvonalterv ismeretében meghatározzák az elosztó berendezések, elágazó dobozok, lámpatestek, kapcsolók, dugaszolóaljzatok és egyéb végleges bekötésű berendezések helyét. A csomópontok helyzete egyértelműen meghatározza a kábelszerű vezetékek szerelési magasságát. A tartószerkezet típusának kiválasztásánál a külső megjelenés is követelmény. Beépítésétől nagy pontosságot kívánnak meg a falon kívüli szereléseknél. Gyakori, hogy egymás melle igen nagyszámú kábelszerű vezetéket kell elhe-

131 130 Elektrotechnikai alapismeretek lyezni, és így a sok rögzítő bilincs mia túl nagy tartószerkezetre lenne szükség. Lényegesen kisebb a hely- és az időszükséglet, ha beépíte perforált tartószerkezetet alkalmaznak. A köpenyes vezetékeket a szükséges sorrendben a tartószerkezet és a leszorító lapos acél (perforált acél szalag) közé illesztik. A szerelés során ügyelnek a közel azonos átmérőjű kábelek egymás melle i elhelyezésére. A vezetéknyomvonallal a gépészeti berendezéseket úgy kell elkerülni, hogy azok javítása esetén ne legyen szükség a köpenyes vezeték eltávolítására. Mechanikai sérülésnek kite helyeken a kábelszerű vezetékek járulékos védelméről is gondoskodni kell. Szerelés létrára, kábeltálcára 47. kép: Kábelek nyomvonala Vízszintes nyomvonalszakaszon a köpenyes vezetékek teríte, rögzítés nélküli szerelése történhet, szorosan egymás mellé helyeze kábelszerű vezetékekkel. Ugyanazon a kábellétrán földkábelek is elhelyezhetők a köpenyes vezetékek melle. Létrákon, kábeltálcákon a kábelszerű vezetékek rögzítési távolsága 40 cm. 48. kép: Kábeltálca

132 Elektrotechnikai alapismeretek Villamos szerelvények beépítése, bekötése Akkumulátorok Az akkumulátorokat egyedi cellákból állítják össze. Minden akkumulátor és minden cella, amelyből az akkumulátor áll, rendelkezik egy pozitív (+) és egy negatív (-) pólussal, és minden cellának van névleges feszültsége (mértékegysége V, Volt). A cella vagy az akkumulátor névleges feszültsége az átlagos működési feszültsége. Az akkumulátorok energiatárolási képességét kapacitásnak nevezzük. A kapacitás jellemzője, hogy mekkora áramot (mértékegysége az A, Amper) tud szolgáltatni mennyi időn keresztül (mértékegysége a h, óra). Ezért az akkumulátorok kapacitásának mértékegysége az Ah (Amperóra). Akkumulátorok soros kapcsolása esetén az egyik akkumulátor negatív pólusát a másik pozitív pólusához kapcsoljuk. Ekkor az egyes áramforrások forrásfeszültségei és belső ellenállásai is összeadódnak. A feszültség növelésére a soros kapcsolást használjuk, az egyes akkumulátorok névleges feszültségértékei öszszeadódnak. Az összekapcsolt akkumulátorok kapacitása megegyezik az egyes akkumulátorok kapacitásával. Párhuzamos kapcsolás akkor jön létre, ha az áramforrások azonos pólusait kapcsoljuk össze. Csak egyforma feszültségű elemeket szabad párhuzamosan kapcsolni. Az akkumulátorokat akkor szokták párhuzamosan kapcsolni, ha a leado áram erősségét meg kell növelni. Az összekapcsolt akkumulátorok által leado áram erőssége megegyezik az egyes akkumulátorok által leado áramerősségek összegével. Kapacitásuk összeadódik, a feszültség változatlan marad. 64. ábra: Akkumulátorok kapcsolásai

133 132 Elektrotechnikai alapismeretek A gyakorlatban a párhuzamos kapcsolást ritkán használják, hiszen nincsen két tökéletesen egyforma akkumulátor. Így a párhuzamos kapcsolás idővel tönkre teheti az akkumulátort. Ezért a legtöbb esetben a soros kapcsolást kell alkalmazni. 49. kép: Napelem-akkumulátorok sorban kapcsolva Az akkumulátorokat polaritásuk szerint helyesen kell bekötni az áramkörbe (összekötni a fogyasztókkal), a pozitív pólust a berendezések (+), a negatív pólust a berendezések (-) pólusához kell kötni. A felcserélt polaritás könnyen károsíthatja az akkumulátorokat és a berendezéseket is. Az egyes berendezéseknek külön áramkörrel véde nek kell lenniük, ha a polaritási hibák ellen meg szeretnénk védeni őket. Töltésvezérlők (MPPT) A Maximális munkapont keresés (angol elnevezése: Maximum Power Point Tracking) töltési algoritmus lehetővé teszi azt, hogy egy mikroprocesszor-vezérelt napelemes szabályozó a rendelkezésre álló lehető legtöbb energiát vegye ki egy napelemből, és továbbítsa azt tárolásra az akkumulátor felé nagyon kicsi veszteséggel. A legtöbb modern MPPT-szabályozó 92-97%-os átalakítási hatásfokkal dolgozik. Télen kb % közö i, nyáron kb % közö i többletenergiát lehet kinyerni a napelemből egy MPPT napelemes szabályozó használatával. Az akkumulátorok meghibásodásáért, elöregedéséért 90%-ban az akkumulátor lemezekre évek ala lerakódo ólom-szulfát a felelős, amely megakadályozza az elektronok áramlását az elektrolit és a lemezek közö. Az MPPT-szabályozók egy régóta ismert töltési technikát alkalmaznak, az ún. impulzusos töltést. A szulfátmentesítő impulzusok (100 ms időtartamú 60 V-os tüskék) 3 másodperces periódusonként jutnak az akkumulátorra akkor, amikor a napelemes szabályozóra nincs DC-fogyasztó kapcsolva (az esetleges zavarok elkerülése vége ).

134 Elektrotechnikai alapismeretek 133 Az impulzusos töltésnek köszönhetően a már meglévő, lemezekre lerakódo ólom-szulfát réteg visszakerül az elektrolitba, és a további szulfátlerakódás is megszűnik. Az akkumulátor maximális kapacitásának megőrzése melle az impulzusos töltés a költséges akkumulátor éle artamát is jelentősen meghosszabbítja, amely a környezetet és a pénztárcát egyaránt kíméli. A nagyobb hatásfok és energiamegtakarítás mia az MPPT napelemes töltésszabályozó átmegy Standby (alvó) üzemmódba, amennyiben a napelemek felől nem érkezik annyi energia, ami legalább a töltésszabályozó saját energiaellátását fedezné. Ilyen esetben egy hagyományos töltésvezérlő az akkumulátorból veszi a működéséhez szükséges áramot. Tehát felhős időben vagy éjszaka, amikor a töltésszabályozó működtetése csak az akkumulátorról lenne lehetséges, nem lesz szükség fölösleges energiafogyasztásra. Inverterek 50. kép: MPPT tölrésvezérlő A hálózatra tápláló napelemes rendszerek legfontosabb eleme az inverter. Fő feladata, hogy a napelemek által előállíto egyenáramot a közüzemi hálózatnak megfelelő feszültségű és frekvenciájú váltakozó árammá alakítsa át. A mai korszerű inverterek azonban ennél sokkal több feladatot is ellátnak: optimalizálják az áramtermelést, biztonsági és védelmi funkciókat látnak el, adatgyűjtést és távfelügyeletet biztosítanak, igény esetén pedig még a saját fogyasztók egy részét is vezérelni tudják. Az inverter szabályozza a vérkeringést, vagyis az áramot és a feszültséget mind az egyenáramú, mind a váltóáramú körben, a beépíte fejle elektronika pedig mindenre ügyel, ami a napelemekkel előállíto villamos energia optimális hasznosításához szükséges. Ahhoz persze, hogy valóban minden optimálisan történjen, ügyelni kell a megfelelő inverter kiválasztására és beállítására.

135 134 Elektrotechnikai alapismeretek Az inverternek a napelemekkel előállíto egyenfeszültségből 50 Hz frekvenciájú, szinuszos jelalakú, a hálóza al szinkronizált (azonos fázishelyzetű) váltakozófeszültséget kell előállítania. A DC/AC átalakítást az inverter megfelelően vezérelt félvezetős áramkörökkel végzi. Főbb csoportosítás szerint az inverterek készülnek transzformátoros (50 Hz-es vagy nagyfrekvenciájú ún. HF transzformátorral) és transzformátor nélküli kivitelben. A transzformátoros kialakítás ún. galvanikus leválasztást valósít meg a DC és az AC oldal közö. Ez nagyobb biztonságot jelent abból a szempontból, hogy a DC feszültség nem kerülhet ki az AC oldalra. A transzformátoros inverterek DC oldalon földelhetőek mind a pozitív, mind a negatív oldalon, erre azonban csak vékonyréteg napelemek alkalmazásakor lehet szükség. A manapság döntően alkalmazo poli-, vagy monokristályos napelemek pozitív és negatív pólusai nem igényelnek földelést, ezért ezeknél alkalmazhatók a transzformátor nélküli inverterek. Ezek előnye, hogy könnyebbek, olcsóbbak, és magasabb hatásfokú átalakításra képesek, így a tendencia egyre inkább ezek alkalmazása felé tolódik el. 51. kép: Falra szerelt napelemes inverterek Üzemmód szerint az inverterek lehetnek ún. hálózatra kapcsoltak (angolul: grid-connected), vagy sziget (akkumulátoros) üzemre alkalmas kialakításúak, illetve léteznek hibrid kialakítású, mindkét üzemre alkalmas inverterek is. A Magyarországon manapság döntő többségében megvalósuló, akkumulátor nélküli, hálózatra csatlakozó napelemes rendszereknél természetesen a hálózatra kapcsolt invertereket kell alkalmazni. Ez persze azt is jelenti, hogy a gyakori tévhi el szemben ezek a rendszerek áramszünet (hálózatkimaradás) esetén nem tudják biztosítani az ado épület villamosenergia ellátását. Az ilyen inverterek áramszünet esetén technológiai és védelmi okokból azonnal lekapcsolnak a há-

136 Elektrotechnikai alapismeretek 135 lózatról. Szerencsére Magyarországon az áramszünetek nem túl gyakoriak, ezért ezek áthidalása céljából nem éri meg az egyszerű, hálózatra csatlakozó rendszerek helye a lényegesen drágább, sziget üzemre is alkalmas akkumulátoros rendszereket megvalósítani. Az inverterek egyfázisú vagy háromfázisú kivitelben készülnek. Ha a terveze napelemes rendszer helyszínén a hálózati csatlakozás egyfázisú, akkor ide természetesen csak egyfázisú inverter csatlakoztatható. Egy fázisra maximum 5 kva-es inverter teljesítmény kapcsolható, akkor is, ha a bejövő teljesítmény ennél nagyobb. Háromfázisú fogyasztói csatlakozás esetén a napelemes rendszer invertere is jellemzően háromfázisú, de lehet alkalmazni fázisonként beépíte egyfázisú invertereket is. Ügyelni kell azonban arra, hogy a fázisaszimmetria mértéke nem haladhatja meg az 5 kva-t. Kapcsolódobozok Más néven villamos elosztó dobozok, amelyekbe esztétikusan helyezhetjük el a kismegszakítókat, reléket, áramvédő kapcsolókat. Manapság általában műanyag vagy acéllemez, falon kívülre szerelhető vagy falba süllyeszte dobozok, zárható ajtón belül. A modern lakások villamos hálózatában szinte kizárólag süllyeszte kapcsoló- és elosztótáblákat szerelnek, főként esztétikai okokból. Falon kívülieket többnyire csak abban az esetben, ha el vannak rejtve valahol, például az álmennyezet és a mennyezet közö vagy hasonló helyeken. A kapcsolódobozok szükség szerint lehetnek egysorosak vagy többsorosak. A megfelelő doboz kiválasztásakor ügyeljünk arra is, hogy beépítése után miután minden szükséges készüléket beleszereltünk maradjon még körülbelül 20%-nyi tartalék hely újabb készülékekre a későbbi kiegészítésekhez (a komfort fokozása vagy a villamos hálózat utólagos bővítése vége ). 52. kép: Kapcsolódoboz

137 136 Elektrotechnikai alapismeretek Villanyórák A felhasznált villamos energiát fogyasztásmérővel mérjük, amely minden háztartásban megtalálható, és a fogyasztóval sorosan kell kapcsolni, hogy azonos áram folyjon át rajtuk. Az indukciós (ferráris rendszerű) fogyasztásmérő olyan mérőszerkezet, amelyben rögzíte tekercsekben folyó áramok lépnek kölcsönhatásba mozgó, vezető anyagú elemben rendszerint tárcsákban indukált áramokkal, s ez a kölcsönhatás okozza a mozgóelem (tárcsa) forgását. A számláló annál többet mutat, minél gyorsabban forog a tárcsa, vagyis minél nagyobb a fogyasztó árama, illetve minél tovább van bekapcsolva a fogyasztó. 53. kép: Villanyóra 6.4. Villamos mérőeszközök Digitális multiméter A multiméter egy olyan eszköz, mellyel különböző elektromos mennyiségeket (feszültség, áramerősség, ellenállás) mérhetünk meg. Míg a múltban elsősorban analóg, mutatós multimétereket használtak, ma már egyeduralkodók a digitális multiméterek. A multiméterek lassan változó mennyiségek mérésére alkalmasak; ha nagyobb frekvenciájú jelek vannak jelen az áramkörben, hibás eredményre juthatunk. A hordozható, kézi multiméterekkel szemben az asztali multiméterek általában sokkal nagyobb felbontással és pontossággal rendelkeznek, alkalmasak automatizált mérésekre, és számítógépről vezérelhetők. Ehhez használhatunk USB interfészt, soros interfészt, Ethernetet vagy ipari interfészeket (GPIB) is.

138 Elektrotechnikai alapismeretek kép: Digitális multiméter Jelgenerátor A jelgenerátor a váltakozó mennyiségek méréséhez szükséges jelformájú periodikus jeleket állítja elő. A berendezés másik neve függvénygenerátor, amit onnan kapo, hogy többféle függvénykapcsolatnak megfelelő jelalakot képes szolgáltatni. A jelgenerátorokkal leggyakrabban előállíto jelalakok: Szinuszjel Négyszögjel Háromszögjel 65. ábra: Jelgenerátorok által előállíto leggyakoribb jelalakok Jelgenerátorok csoportosítása Szinuszos generátorok: Hangfrekvenciás generátorok (DC 100 khz). Szignálgenerátorok (10 khz 100 GHz, modulációs lehetőséggel). Sweep generátorok (10 MHz 100 GHz). Nemszinuszos generátorok: Függvénygenerátorok (DC 50 MHz, szinusz, háromszög, négyszög, fűrész, impulzus, tetszőleges hullámforma). Impulzusgenerátorok (DC 500 MHz).

139 138 Elektrotechnikai alapismeretek 55. kép: Jelgenerátor Oszcilloszkóp Az oszcilloszkóp egy olyan műszer, mely váltakozó jelek (elsősorban feszültség) mérésére és grafikus megjelenítésére alkalmas. Megkülönböztetünk analóg és digitális oszcilloszkópokat. Az analóg típusok kifutóban vannak, ma már a digitális eszközök az elterjedtek. A digitális oszcilloszkóp egy nagy sebességű (tipikusan GHz-es, 8-10 bit-es) A/D konverter segítségével vesz egyenletes időközönként mintákat a jelből, majd ezt egy gyors memóriában eltárolja. A mintavételeze jelet nagy sebességű digitális elektronikával feldolgozza, majd egy LCD kijelzőn megjeleníti az eredményt. Mindegyik digitális oszcilloszkóp alkalmas a mért jelalakok tárolására, valamint az indítójel elő i mintavételezésre is (pretrigger). Már ez a két funkció önmagában is jelentős előnyt nyújt egy hagyományos analóg oszcilloszkóppal szemben. Digitális oszcilloszkópból elsősorban három fajtát különböztetünk meg: Asztali oszcilloszkóp a kisebb tömeg mia már ezek is sokkal könnyebben hordozhatók analóg társaikkal szemben. Kézi oszcilloszkóp ezek multiméter nagyságú oszcilloszkópok, melyek saját nagyméretű kijelzővel rendelkeznek, és a hagyományos multiméter funkciók melle alkalmasak váltakozó jelek mérésére is. PC bázisú oszcilloszkóp ezek nem rendelkeznek saját kezelőszervekkel és kijelzővel, számítógépről vezérelhetjük őket. A számítógéphez való csatlakozás történhet USB porton, Ethernet interfészen vagy ipari interfészen keresztül. A digitális oszcilloszkópok egy része alkalmas logikai jelek vizsgálatára is (mixed-signal oscilloscope). Ekkor 2-4 analóg jel melle 8-16 kétállapotú logikai jelet is mérhetünk egyidejűleg, majd ezeket együ megjeleníthetjük a kijelzőn. A digitális jeleket fel is lehet dolgozni, pl. 8 csatornából egy 8 bit-es számot is megjeleníthetünk.

140 Elektrotechnikai alapismeretek kép: Digitális oszcilloszkóp 6.5. Túláram-, túlfeszültségvédelmi kapcsolások kialakítása Ha egy villamos berendezésen lehet az gép, vagy vezeték a névleges vagy megengede áramnál több folyik, túláramnak nevezik. Ez ke ő okból jöhet létre: vagy túlterhelésből vagy zárlatból. Túlterhelésről akkor beszélünk, ha egy vezetékrendszerre több fogyasztót kapcsolunk, mint amire tervezték. Zárlat esetén általában szigetelési hiba mia két különböző potenciálú vezető fémesen érintkezik. Egy túlterhelés néha csak éppen meghaladja a névleges áramot, de akkor sem szoko a névleges áram kétszeresénél nagyobb lenni hosszabb távon. A zárlat azonban a névleges áram többszöröse, akár százszorosa is lehet. Hatásában is van különbség: a túlterhelés általában csak melegedést okoz, zárlat esetén a melegedésen kívül dinamikai erők is fellépnek. A túláram mindkét fajtája ellen védekezni kell, ezért megkülönböztetünk túlterhelés-védelmet és zárlatvédelmet. A túlterhelés-védelem dolga megszakítani az áramkört, mielő a túlterhelt és felmelegede villamos berendezés tönkremenne. Ez működhet egy egyszerű olvadó beté el is, de lehet bimetálos hőkioldó is, ami ha jól van beállítva, hőmása a villamos gépnek. Együ melegednek fel, és a pontosan beállíto hőkioldó bontja a motor áramkörét, mielő az leégne. Általában minden villamos készüléket védeni kell túlterhelés ellen, de vannak i is kivételek, vannak olyan villamos készülékek, amelyek működésükből adódóan nem terhelhetők túl. A zárlatvédelemnek más követelmények szerint kell működnie. A zárlat nem az üzemszerű működés, hanem valamilyen áramköri hiba mia jön létre. Mivel a zárlati áram a névleges áram sokszorosa, ezért nagyon gyorsan kell működnie a védelemnek. Zárlatvédelemre olvadóbiztosítót vagy megszakítót alkalmazunk. Olyan biztosítót vagy megszakítót, melynek a zárlati megszakító képessége nagyobb, mint a hálózaton kialakulható legnagyobb zárlat; így biztonságosan meg tudja szakítani az áramkört zárlat esetén.

141 140 Elektrotechnikai alapismeretek A villamos berendezésekben alkalmazunk olyan szerkezeteket, melyekben benne van a túlterhelés- és zárlatvédelem is. Ilyen pl. a kismegszakító, melyben van zárlat esetére bimetálos hőkioldó és mágneses gyorskioldó is. A biztosítékkal szemben a kismegszakító egy leoldást követően visszakapcsolható, nem kell semmit cserélni, nem kell pótalkatrészről gondoskodni. Követelmény, hogy a zárlatvédelmet a túlterhelés-védelemhez képest mindenhol alkalmazni kell. Követelmény az is, hogy a zárlat- és a túlterhelés-védelmet szelektíven kell kialakítani. Ez azt jelenti, hogy túlterhelés esetén a legközelebb beépíte védelemnek kell működésbe lépnie, hogy hiba esetén minél kisebb részt érintsen a feszültségkimaradás Érintésvédelmi kapcsolások kialakítása A villamos berendezések burkolatai, kezelőszervei, tartói üzemszerűen nem állnak feszültség ala, csak valamilyen hiba következtében jelenhet meg rajtuk feszültség. Az érintésvédelem célja azoknak a villamos baleseteknek a megelőzése, amelyek egy villamos berendezés üzemszerűen feszültség ala nem álló, de meghibásodás mia esetleg feszültség alá kerülő fém vagy egyéb vezető anyagból készült részeinek a megérintése mia következnek be. A ól függően, hogy az áramütést valamilyen üzemszerűen feszültség ala álló (aktív) vagy csak meghibásodás következtében feszültség alá kerülő rész megérintése okozza, beszélhetünk közvetlen vagy közvete érintés elleni védelemről. Mindkét védelemre jól használható módszer az érintési feszültségnél kisebb működtető feszültség (törpefeszültség) alkalmazása, valamint kondenzátoroknál a kisülési energia korlátozása. Ezek szerint a leginkább biztonságosnak tekinthető váltakozó feszültség 50 V, az egyenfeszültség 120 V, a kisülési energia pedig 350 mj. Emelle a közvetlen érintés ellen a feszültség ala álló részek elkerítésével (kerítéssel esetleg korlá al), burkolásával vagy elszigetelésével védekezhetünk. Közvete érintés csak a berendezés meghibásodásakor következik be, ezért ilyenkor a feszültség gyors automatikus lekapcsolása, a ke ős szigetelés vagy a védőelválasztás lehet a biztonságos megoldás. A villamos berendezések gyártói kötelesek a termékükön jelezni, hogy a felhasználó milyen módszerrel előzheti meg az áramütést. A kialakíto szerkezeti megoldások szerint sorolják I., II. és III. érintésvédelmi osztályba a villamos készülékeket. Minél nagyobb az érintésvédelmi osztály száma, a készülék annál biztonságosabb. Az érintésvédelmi osztály megmutatja, hogy az ado villamos készülék milyen érintésvédelmi móddal vagy lehetőséggel készült. Ha nem használjuk ki a gyártó adta lehetőséget, azzal a saját vagy a mások életét veszélyeztetjük! Az érintésvédelmi osztályok jelét a gyártónak a készüléken is fel kell tüntetni.

142 Elektrotechnikai alapismeretek 141 Az I. érintésvédelmi osztály 66. ábra: Érintésvédelmi osztályok jelölése Az I. érintésvédelmi osztályba tartozó berendezésnek nemcsak üzemi szigetelése van, hanem rajta a gyártó kialakíto olyan szerkezetet, amelyre védővezető köthető. Az üzemi szigetelés meghibásodása esetén, ha a felhasználó csatlakozta a a védővezetőt a készülékhez (általában védőérintkezős kábellel), akkor a villamosan vezető részekre a gyors automatikus lekapcsolás mia csak rövid időre jut feszültség. A feszültséget védőföldelés és nullázás alkalmazásánál biztosító, áramvédő kapcsolásnál egy speciális relé kapcsolja le. Az I. érintésvédelmi osztályba sorolják például: a villamos motorokat, a hűtőszekrényt, a villanyvasalót. 57. kép: Védőérintkezős kábel

143 142 Elektrotechnikai alapismeretek A II. érintésvédelmi osztály A II. érintésvédelmi osztályba tartozó berendezés védelme a villamos hálózattól független, általában nem kell hozzá védővezetőt csatlakoztatni. Ugyanis az üzemi szigetelésen kívül még egy, vagyis ke ős (megerősíte ) szigetelése van. Ke ős szigeteléssel gyártják például: a villamos kéziszerszámokat (villanyfúrógépet stb.), a televíziót, a hajszárítót, a porszívót. 58. kép: Ke ős szigetelés esetén elég a védőérintkezés nélküli kábel A III. érintésvédelmi osztály A III. érintésvédelmi osztályba tartozó berendezést csak törpefeszültséggel lehet üzemeltetni, benne nem alakul ki e ől nagyobb feszültség. A szabványos törpefeszültség értékei: 6 V, 12 V, 24 V, 48 V. Törpefeszültséggel működnek a fokozo an veszélyes helyen, pl. nedves pincében üzemeltete villamos berendezések (pl. világítótestek, speciális kéziszerszámok), illetve a gyermekjátékok, amelyeknél már a 48 V-os feszültség sem megengede. Az érintésvédelmi módokat (kapcsolásokat), vizsgálatokat az 1.2 fejezetben írtuk le! 6.7. Villámvédelem A villámvédelmi megoldások a villám okozta romboló és tűzgyújtó hatások, illetve a villamos vezetékeken bejutó, villámkisülés által gerjeszte mágneses erőterek okozta nagy feszültségek és áramcsúcsok ellen nyújtanak védelmet. Épületen kívüli villámvédelmi megoldás a villámhárító. A villámhárító egy elektromosan jól vezető, mechanikailag erős anyagból többnyire acélból készült szerkezet. Három fő részből áll, melyek mindegyike számos darabból állhat. A felfogót az építmény tetejére erősítik, majd az építményhez egy villámvédelmileg minősíte földelést építenek. A ke őt levezetővel kötik össze. A villámhárító feladata, hogy megvédje a felfogó védelmi terébe tartozó terü-

144 Elektrotechnikai alapismeretek 143 letet a villámcsapástól. Amikor az építmény vonzásterében villám alakul ki, az ne véletlenszerűen, hanem előre terveze és kiépíte, biztonságos módon érje el a földet, és o megfelelő elvezetésre kerüljön. Villámhárító nélkül a villám az épület anyagán keresztül haladna, ahol tüzet vagy más károkat okozna, esetleg a benn tartózkodók életét veszélyeztetné. 67. ábra: Villámhárító részei Mivel a villámcsapás hatással lehet az épület belső villamos hálózatára is, ezért belső villámvédelmet is kell alkalmazni. A belső villámvédelem a létesítmény belsejében a feszültség és potenciál különbségek csökkentésével, valamint a másodlagos átütések és átívelések megakadályozásával küszöböli ki a villámcsapás közvete káros hatását. A másodlagos hatásból keletkező feszültségek különösen az elektronikus berendezéseket károsítják, ezek védelmében különböző felfogó és levezető berendezéseket, villámáram és feszültség levezetőket alkalmaznak több fokozatban. Ezeket a létesítmény házi elosztótáblájára, illetve a belső levezetőket a készülékek elé (pl. számítógép, tv villamos csatlakozói elé) szerelik fel, illetve csatlakoztatják. A veszélyes potenciálkülönbségek csökkentése érdekében potenciálkiegyenlítést kell létrehozni; pl. betonvasakat, csővezetékeket, tartályokat villamos vezetékekkel kell összekötni, nullázni. Különösen a kisfeszültségű és az erősáramú elektronikai berendezések szigetelési szintje villámcsapáskor a keletkező túlfeszültséget nem viseli el, ilyenkor a berendezést a hálózati oldalon túlfeszültség levezetővel kell védeni. Ilyen berendezések: a tévék, tévéantennák, számítógépek, videó berendezések és adatátviteli kábelek.

145 144 Elektrotechnikai alapismeretek 68. ábra: Belső villámvédelmi megoldások (kismegszakító, túlfeszültség korlátozó, túlfeszültségvédelmi elosztó) 6.8. Villamos kapcsolási rajzok, rajzjelek, tervek A villamos berendezések telepítése, villamos energiával történő ellátása, kivitelezés utáni ellenőrzése elképzelhetetlen villamos rajzok nélkül. A széles tevékenységi terület különböző rajztípus használatának tudását feltételezi. A leggyakrabban használt rajztípusok: belső kapcsolási rajz, működési kapcsolási rajz, áramutas rajz, egyvonalas kapcsolási rajz, huzalozási rajz. Belső kapcsolási rajz A megvásárolt készülékek dobozában vagy magán a dobozon, illetve magán a készüléken gyakran találunk az ado készülék felépítésére, kivezetésének módjára, sorkapcsaira, tekercseinek jelölésére, bekötésére vonatkozó rajzokat. Papíralapú vagy elektronikus gyártói katalógusok ugyancsak tartalmaznak ilyen jellegű rajzokat. Közös jellemzőjük, hogy egy gyártó által előállíto berendezésrészekre, általában készülékekre vonatkoznak, annak minden elemét tartalmazzák szabványos rajzjelekkel ábrázolva, a tényleges kapcsolási sorrendben bekötve, vagy kivezetéseinek megadásával. A rajzjelek melle műszaki adatokat is feltüntetnek, jellemzően a névleges feszültséget és áramot, a terhelhetőséget, a bekötő vezeték méretét. Nagyon gyakran a rajzot kiegészítik magyarázó szöveggel is. A kivitelezés során magunk is készíthetünk ilyen típusú rajzokat egyegy egyedi megoldás rögzítésére.

146 Elektrotechnikai alapismeretek 145 Működési kapcsolási rajz 69. ábra: Sziva yú belső kapcsolási rajza Alkalmazása olyan esetekben célszerű, amikor egy villamos berendezés működését akarják bemutatni. Egy-egy készülék belső bekötése igen sok alkalmazási lehetőséget is jelenthet. Ezért a kialakíto áramkörökről, berendezésrészekről olyan rajzot kell készíteni, ahol egyértelműen látható a felhasznált készülékek belső kapcsolása, és az egyes készülékek összekötésére szolgáló vezetékezés. Egyszerű feladatok esetében célszerű alkalmazni, mert egy ado működés jól szemléltethető vele. Összete feladatoknál már nehézkes az alkalmazása, mert a sok bekötő vezeték, a gyakori vezetékkeresztezések, amelyekkel a feladatot megoldják, már zavaró lehet. Ebben az esetben az elvi (áramutas) rajz használata célszerűbb. Villamosan összefüggő önálló egységekről készítenek ilyen jellegű rajzokat. Villamos jellege melle utal a feladatban szereplő készülékek elrendezésére, azok térbeli helyzetére. Az azonos helyiségek, szerelési egységek készülékeit egy csoportba foglalva rajzolják le. Szaggato vonallal elválasztják egymástól az eltérő szerelési egységeket. Az erőátviteli és a vezérlési áramköröket együ ábrázolják. A leágazás, főáramkör ábrázolása egyvonalas kapcsolási rajzzal is történhet. A készülékek valamennyi elemét szabványos rajzjeleikkel felrajzolják, majd a feladat logikájának megfelelően összekötik. A készülékeket mindig kikapcsolt állapotban, a mágneskapcsolókat, reléket feszültségmentes állapotban ábrázolják. A bekötő vezetékek rajzolásánál függőleges és vízszintes vonalvezetésre, a vezetékek keresztezésének elkerülésére törekszenek.

147 146 Elektrotechnikai alapismeretek Elvi (áramutas) rajz 70. ábra: Működési kapcsolási rajz aszinkron motor működtetése Feladatát tekintve megegyezik a működési kapcsolási rajzzal, vagyis megmutatja, hogy egy berendezés működtetése, reteszelése, mérése hogyan történik. Bonyolultabb feladatok esetén alkalmazzák, amikor a főáramkör és az irányítástechnikai áramkör együ rajzolása már á ekinthetetlenné válik a sok bekötő vezeték mia. Egyértelműen szétválasztják az erőátviteli (főáramköri) és a vezérlési áramköröket, és saját bekötési logikájuk szerint külön ábrázolják azokat. A két rendszer közö i kapcsolatot az azonosításra alkalmas tervjelek segítségével oldják meg. Az ilyen rajz villamosan összefüggő önálló egységekről (leágazásokról) készül. A készülékek térbeli elrendezését nem mutatja, elhelyezésüket szaggato vonalas elválasztással és feliratozással érzékeltetik. Vízszintes és függőleges elrendezésű áramutas rajzokat lehet kialakítani, attól függően, hogy a tápvonalakat jelképező két párhuzamos vonalat hogyan rajzoljuk meg. A két tápvezeték közé rajzolják a tényleges kapcsolási sorrendben, vízszintesen vagy függőlegesen, szabványos rajzjeleikkel a feladatban szereplő elemeket. A készülékeket mindig kikapcsolt állapotban, a működtető tekercseket árammentes állapotban rajzolják. A rajz része a leágazás (főáramkör) egyvonalas kapcsolási rajza, azonosításra alkalmas jelekkel kiegészítve. Ebben a rajztípusban elválnak egymástól egy ado készülék egyes elemei (érintkezők, tekercsek), mert a feladat logikája szerinti áramútra kerülnek. A rajz alapján történő készülékrendelés, készülékcsere, feladatmódosítás esetén az ado készülék teljes felépítésének ismeretére szükség van, ezért azonosításra alkal-

148 Elektrotechnikai alapismeretek 147 mas jelrendszert kell kialakítani. A rajzjeleket azonosítási jelekkel látják el. A kialakíto áramutakat (áramköröket) tehát azonosítási célból növekvő sorrendben megszámozzák. Mindig készül összefoglaló táblázat a feladatban felhasznált készülékek típusa, műszaki jellemzője, térbeli elrendezése, a rajzon alkalmazo azonosító jele alapján. Ebben a táblázatban a készülék egyes elemeinek áramút számát is feltüntetik azonosítási célból. Egyvonalas kapcsolási rajz 71. ábra: Áramutas rajz A leágazási (főáramköri) rajz az energia útját mutatja meg a kisfeszültségű hálózat és a fogyasztó közö. A rajz villamos jellegű, az áramkörök valóságos térbeli elrendezését nem mutatja be, csupán elvi utalást tartalmaz a térbeli elhelyezésre, szaggato vonalas elválasztással. Szabványos rajzjeleket alkalmazva, a készülékeket a tényleges kapcsolási sorrendben rajzolják meg egymás után, és egy-egy vonallal kötik össze az összes elemet. Egy rajzjel több készüléket is jelenthet, ezért a készülékek számát és a vezetékszámot is jelezni kell. Rövid, a vezetéken ferdén áthúzo vonallal és a mellé írt számmal jelzik a vezetékek számát. Legfeljebb három vezetékig a ferde vonalak számával is jelezhető ez. A nullavezetőt (N) és a védővezetőt (PE) a fázisvezetőtől külön kiegészítő rajzjel különbözteti meg. Azonosító jeleket alkalmazunk az egyes készülékek megjelölésére ebben az esetben is. Az egyvonalas rajzon a vezérlés módját is feltüntethetjük, de ez nem kötelező.

149 148 Elektrotechnikai alapismeretek Huzalozási kapcsolási rajz 72. ábra: Egyvonalas kapcsolási rajz Alapvető szerepe a kivitelezésben van. A gyors és pontos munka érdekében csak olyan információkat tartalmaz, amelyek alapján beköthetők a villamos berendezések. Működési kapcsolási rajz vagy áramutas rajz alapján készül. Ennél a munkánál kap jelentőséget, hogy pontosan meghatározzák, hogy az egyes villamos készülékek, berendezések közül mi is tartozik egy területi egységbe. Annyi huzalozási rajzot készítünk, ahány önálló részre osztható az ábrázolt berendezés.

150 Elektrotechnikai alapismeretek ábra: Huzalozási rajz áramutas rajzból készítve A vezérlés áramutas rajzán megfigyelhetők azok a vezetéket jelölő vonalak, amelyek keresztezik a pontvonallal elválaszto területi egységeket. Ezek a vezetékek kötik össze a két szerelési egységet. A keresztezési pont két oldalán sorkapcsok találhatók, melyek lehetővé teszik a bekötéseket. Az áramutas rajzban ezek mellé a vezetékek mellé beírják az összekötő kábel sorszámát és a kábel érszámát, amit felhasználnak a bekötéshez. A 3/1 számkombináció azt a 3-as számú kábelben található 1-es számú vezető eret jelenti, amelyikkel összekötik a szerelőlapon található kismegszakítót (F3) az indító állványra felszerelt nyomógombbal (S1). Ezzel az eljárással az összes csatlakozó vezetéket meghatározzák Áramköri alkatrészek Az áramköri alkatrészeket két csoportba soroljuk: passzív alkatrészek, aktív alkatrészek. Ezeken belül rengeteg féle alkatrész létezik, csak néhány fontosabbat mutatunk be. Passzív alkatrészek Ellenállások Az ellenállás az elektronikai alkatrészek egyik fontos fajtája. Feladata, hogy megfelelő mértékű elektromos ellenállást biztosítson egy áramkör ado részén. Az elektromos ellenállás jele R (resistor), mértékegysége az ohm (Ω). Az ellenál-

151 150 Elektrotechnikai alapismeretek lás egy elektromos ellenállással rendelkező alkatrész, mely az elektronáramlást csökkenti. Ha a töltéshordozók nem tudnak a saját tempójukkal haladni, akkor veszítenek a teljesítményükből. Az energia hővé alakul, amit az ellenállás tokja kell elnyeljen. Az ellenállás az az alkatrész, amire teljes mértékben igaz Ohm törvénye, azaz arányosan, lineárisan változik az áram és a feszültség az ellenállás értékével. Ami a belső felépítését illeti, minden ellenállásban egy tekercs található, amit szigetelő hőálló anyag tart össze. Minél vastagabb a tekercset alkotó huzal, annál nagyobb a teljesítmény, ám annál nagyobb méretű maga az ellenállás is. Minél hosszabb a tekercs huzala, annál nagyobb az ellenállás értéke. A nagy teljesítményű ellenállásokat hűtőtes el vonják körül. Mivel az effajta huzalellenállásoknak igen nagy az induktivitásuk és helyigényük, inkább a rétegellenállások a gyakoribbak. Ebben az esetben egy szigetelő és hőálló testre nagyon vékony vezetőréteget visznek fel (néhány nm-től néhány µm-ig) szénből vagy fémből. A felvi réteg vastagsága határozza meg a teljesítményt. Az ellenállás értékét úgy változtatják, hogy mintákat karcolnak a felvi vezetőrétegbe (például spirálmintákat). Az ellenállás ugyanúgy viselkedik egyenáramban, mint váltóáramban, a feszültség és az áram fázisa közö nincs eltolódás. Fő szerepe az áram szabályozása, korlátozása, áram- és feszültségosztók megvalósítása; műterhelésnek is jó, de főként az aktív elektromos alkatrészek polarizálására használható. Ellenállások segítségével lehet beállítani például a tranzisztorok munkapontját. 74. ábra: Különféle ellenállások

152 Elektrotechnikai alapismeretek táblázat: Ellenállások színkódtáblázata Kondenzátorok 75. ábra: Ellenállások értékének megállapítása színkód alapján Kondenzátor az az áramköri elem (alkatrész), amely villamos tér létrehozásával elektromos töltést képes tárolni. A legegyszerűbb kondenzátor legalább két, párhuzamos vezető anyagból (fegyverzet) és a közö ük lévő elektromosan szigetelő anyagból (dielektrikum) áll. A kapacitás a kondenzátor legfontosabb jellemzője. Minden test alkalmas elektromos töltések befogadására, tárolására. Azt, hogy egy kondenzátor mennyi töltést képes tárolni, kapacitásnak nevezik és C-vel jelölik. Mértékegysége Farad (F).

153 152 Elektrotechnikai alapismeretek A kondenzátor névleges feszültsége az a kondenzátoron is feltüntete feszültség, amelyre az eszköz készült. A gyártási eljárástól, az alkalmazo anyagoktól és a felhasználás céljától függően különböző szabványos feszültségekre készítenek kondenzátorokat. Az üzemi feszültség a névleges feszültségtől lényegesen kisebb, és rendszerint nem lépi túl a névleges feszültség felét. Ha a kondenzátorra a névleges feszültségnél nagyobb feszültség jut, rendszerint tönkremegy a dielektrikum átütése mia. Tekercsek 76. ábra: Különféle kondenzátorok A tekercs vagy induktivitás egy feltekert szigetelt vezető, melyre ha áramot kapcsolunk, akkor mágneses mező keletkezik körülö e. Az induktivitás mértékegysége a henry, jele H. A mágneses tér a tekercset alkotó vezetéken átfolyó áram hatására alakul ki, mértéke a mágneses fluxus (Ф). A mező a tekercs belsejében a legintenzívebb, bár ez a tekercs geometriájától függ (hengeres, szögletes, toroid, spirál stb.). Akár a kondenzátornál a kisülés, a tekercsben a mágneses mező is lassan szűnik meg a táplálás lekapcsolását követően. A mágneses mező feszültséget indukál, tehát miután a tekercs kikapcsol, még mérhető bizonyos nagyságú feszültség a két kivezetésén. Ez az indukció, ebben az esetben önindukció, viszont ha egy másik tekercs is van a közelben, amire a mágneses mező hatással van, akkor abban is ugyanúgy feszültség indukálódik. Ezen az elven működnek a primer és szekunder tekercsből álló transzformátorok. Az indukciós feszültség nagysága a menetszámtól, huzalvastagságtól, a tekercs fizikai méreteitől, a vasmag anyagától és méretétől, valamint a tekercsen átfolyó áram frekvenciájától és erősségétől függ. Mikor a tekercsen átfolyó áram erőssége növekszik (bekapcsoláskor), vagy csökken (kikapcsoláskor), feszültség indukálódik. A különbség a két eset közö az, hogy a növekvő áram által indukált feszültség iránya az áram-

154 Elektrotechnikai alapismeretek 153 forrás feszültségével ellentétes, míg a csökkenő áram által indukált feszültség iránya az áramforrás feszültségével megegyezik. Mivel kis áramnövekedésre az indukciós feszültség hirtelen a maximumra ugrik, ám az áram csak lassan halad felfele (Lenz törvénye), ezért elmondható, hogy az áram késve követi a feszültséget, ideális esetben 90 -os fáziskéséssel. A tekercs egyenáramban zárlatként viselkedik, nem produkál ellenállást, váltóáramban viszont igen nagy ellenállású, szakadásnak tekinthető. A váltakozó áram váltakozó mágneses mezőt gerjeszt, melynek indukciós feszültsége mindig ellentétes a tekercsre kapcsolt pillanatnyi feszültséggel, tehát akár a kondenzátornál, i is egy ellenfeszültség alakul ki. Transzformátorok 77. ábra: Tekercsek A transzformátor egy villamos gép, nyugvó szerkezet, amely a váltakozó áramú villamos teljesítménynek a feszültségét és az áramerősségét alakítja át. Legegyszerűbb esetben két tekercs (primer és szekunder) helyezkedik el a közös, többnyire zárt vasmagon. Amikor váltakozó feszültséget (AC) kapcsolunk egy transzformátor primer tekercsére (ez a transzformátor bemenete), akkor a vasmagban változó mágneses mező jön létre. Ez a változó mágneses mező elektromos mezőt indukál a szekunder tekercs helyén (ez a transzformátor kimenete), ami annak mindegyik menetében mozgatja a töltéseket. Így a szekunder tekercs kivezetésein olyan váltófeszültség jelenik meg, melynek frekvenciája megegyezik a primer tekercsre, vagyis a transzformátor bemenetére kapcsolt váltófeszültség frekvenciájával. A kimeneten megjelenő feszültség nagysága arányos a vasmagban bekövetkező mágneses mező változásával és arányos a szekunder tekercs menetszámával, hiszen minden menetben ugyanakkora feszültség indukálódik.

155 154 Elektrotechnikai alapismeretek A transzformátorok egyenáramokkal nem működnek, váltóáramokkal vizszont igen, hiszen működésük az elektromágneses indukción alapszik. Egyenáramok nem hoznak létre mágnesesmező-változást a primer oldalon, és ezért nincs indukció a szekunder tekercsben. Aktív alkatrészek Diódák 78. ábra: Transzformátorok Az egyszerű dióda egy N és egy P típusú kristályból és a köztük lévő félvezető átmenetből áll. Ez utóbbi ad értelmet a dióda kifejezésnek, ugyanis egyenirányít, eldönti, hogy a két irány közül merre folyjék az áram (di ode = két út). A hagyományos diódáknál a PN átmenet nyitó- vagy záróirányban működtethető. A dióda alapból zárva van, ám megfelelő polaritású tápfeszültség hatására kinyílik (kis ellenállásúvá válik). A nyitófeszültség a dióda alapanyagától függ (Si = 0.6V, Ge = 0.2V). Ha fordítva kötjük be a diódát (záróirányban), akkor a visszafelé vezete áram értéke nagyon kevés lesz (alapanyagtól függően), azonban az adatlapban meghatározo záróirányú feszültséget nem szabad túllépni. Sokféle dióda létezik, vannak például: A jeldiódák vagy kapcsolódiódák kisfeszültségű és kisáramú jeleket kapcsolgatnak. Az egyenirányítók nagy áramerősségűek és nagy teljesítménnyel dolgoznak. A zener diódák nyitóirányban ugyanúgy működnek, mint az egyszerű diódák, záróirányban viszont (akár nyitóirányban), csak egy bizonyos feszültségig maradnak zárva.

156 Elektrotechnikai alapismeretek ábra: Diódák Bipoláris tranzisztorok A tranzisztor háromrétegű félvezető eszköz, amelyet túlnyomórészt gyenge villamos jelek erősítésére, továbbá jelek kapcsolására vagy feszültségstabilizálás céljára alkalmaznak. A három réteg kémiailag eltérő adalékolású (szennyezésű), amely két p-n átmenetet tartalmaz. A bipoláris név onnan ered, hogy két, elektromosan szétválaszto (vagyis polarizált) rétegből áll (P-N és N-P). Működése során mindkét típusú töltéshordozó, az elektronok és lyukak is szerepet játszanak. Erősítőkben, szabályzó és kapcsoló áramkörökben használják. Egy félvezető egykristályban kialakíto három, eltérően adalékolt tartományból áll. Az NPN-tranzisztor esetén két N-típusú tartomány közö egy vékony P-típusú réteg van, PNP-tranzisztor esetén pedig két P-típusú réteg közé kerül egy vékony N-típusú tartomány. A két szélső réteget kollektornak (C), illetve emi ernek (E) nevezik, a középső réteget bázisnak (B) hívják. 59. kép: Bipoláris tranzisztor Félvezető dióda és bipoláris tranzisztor vizsgálata digitális multiméterrel A digitális multiméter alkalmas félvezető dióda vizsgálatára. A mérés a következő lépésekből áll: a műszert félvezetőmérés üzemmódba kapcsoljuk; a fekete mérővezetéket a COM (common közös) feliratú műszerkivezetéshez csatlakoztatjuk, a piros mérővezetéket a dióda jelhez;

157 156 Elektrotechnikai alapismeretek 60. kép: Multiméter dióda és tranzisztor méréséhez a műszer bekapcsolása után a piros vezetéket a dióda anódjához, a feketét a katódhoz (minden diódánál jelölve van) csatlakoztatjuk (nyitó irány), majd leolvassuk a kijelző értékét, mely a félvezető nyitófeszültségét mutatja ekkor (600mV körüli értéket); 80. ábra: Dióda kivezetései ezután megfordítjuk a mérővezetékeket a dióda kapcsain (záró irány), és megismételjük a mérést, ekkor szakadást kell mérnünk; amennyiben akár nyitó, akár záró irányban más értékeket mérünk, a dióda nagy valószínűséggel hibás, cserélni kell. Tranzisztor vizsgálatakor hasonlóan járunk el, azzal a különbséggel, hogy ebben az esetben két diódát vizsgálunk (bázis-emi er diódát és báziskollektor diódát), és szakadást kell mérnünk kollektor-emiter irányban bármilyen műszerbekötés esetén; ezzel a módszerrel megkereshetjük egy ismeretlen bekötésű tranzisztor bázisát, de az emitert és a kollektort nem, arra a következő mérési módszer alkalmas. A tranzisztor részletesebb vizsgálatához a digitális műszer hfe (áramerősítési tényező) mérési módját is használhatjuk, ebben az esetben a tranzisztort polaritáshelyesen csatlakoztatjuk (PNP, NPN, bázis, emi er, kollektor) a műszer erre kialakíto aljzatába, majd a kijelzőn az áramerősítési tényezőt láthatjuk (jellemzően közö, a tranzisztor típusától függően).

158 Elektrotechnikai alapismeretek kép: Áramerősítési tényező mérésére kialakíto csatlakozó a digitális multiméteren A JFET-ek és MOSFET-ek Azokat a tranzisztorokat amelyeknek áramát csak egyetlen fajta töltéshordozó biztosítja, a szakirodalomban unipoláris vagy térvezérlésű tranzisztoroknak nevezik. Rövidíte elnevezésük FET, amely az angol Field Effect Transistor kifejezés szavainak kezdőbetűit tartalmazza. Működésük egy félvezető kristályból álló csatorna vezetőképességének külső elektromos tér segítségével való változtatásán alapszik. Az elektromos teret egy kapunak neveze vezérlőelektróda segítségével hozzák létre a csatorna keresztmetszetében. A kapuelektróda felépítésének függvényében megkülönböztetünk záróréteges (röviden JFET Junction Field Effect Transistor) és szigetelt kapuelektródás (MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) térvezérlésű tranzisztorokat. A FET tranzisztorok tipikus alkalmazási területe részben megegyezik, részben eltér a bipoláris tranzisztorétól. Tipikus alkalmazási területek: lineáris erősítőkben; digitális kapcsolóáramkörökben; feszültségvezérelt ellenállásként; feszültségvezérelt áramforrásként. 81. ábra: MOSFET és JFET

159 158 Elektrotechnikai alapismeretek Tirisztorok A tirisztor egy olyan dióda, melynek az anód és katód kivezetése melle még o egy gate kivezetés is. Az anód és katód közö csak akkor lesz vezetés, ha a gate-re vezérlőjelet küldünk, tehát ez egy vezérelhető dióda. A belső felépítését tekintve általában négy rétegből állnak (npnp vagy pnpn), ahol a gate vezérlőláb a belső n-re vagy p-re van kötve. Az IGBT-k 82. ábra: Tirisztorok Az IGBT egy szigetelt kapujú bipoláris tranzisztor (Insulated-Gate Bipolar Transistor), a MOSFET továbbfejlesztése. Kimagasló technikai tulajdonságaik alapján széles körben alkalmasak biztonságtechnikai területen való felhasználásra. Teljesítményerősítés területén az IGBT-k a feszültségerősítés és az áramerősítés területén egyaránt jeleskednek. Feszültségerősítés területén a több száz volt és több kilovolt (kv) közö i területen mozognak, míg áramerősítés területén a néhány kiloamperig (ka) jutnak el. Egyesítik a bipoláris tranzisztorok és a MOSFET-ek előnyeit. Feszültséggel vezérelhetők. Magas kapcsolási frekvencia, és kis feszültségesés jellemzi őket. A bipoláris tranzisztorhoz hasonlóan az IGBT is kis vezetési veszteséggel rendelkezik a MOSFET-ekhez hasonló nagy bemeneti impedancia melle. 83. ábra: IGBT

160 Elektrotechnikai alapismeretek Nyomtatott áramkörök készítése A nyomtato áramkör (rövidítése: NYÁK, angolul Printed Circuit Board, PCB) vagy nyomtato áramköri lap egy olyan elektronikai alkatrész, amely megoldja az egyéb elektronikai alkatrészek hordozását, ugyanakkor a közö ük és a környeze el való elektromos kapcsolatot is megvalósítja. Segítségével egyszerűbben, rendszereze ebben össze lehet kötni az egyre sűrűsödő elektromos alkatrészeket. A bakelit (műanyag), kerámia vagy üvegszállal erősíte epoxigyanta alapú lapon rézréteg található, melyből vezetősávokat, és így (a rászerelt alkatrészekkel együ ) elektromos áramkört alakítanak ki. Feladata az alkatrészek hordozása (mechanikai rögzítése, együ mozgathatósága, tárolása), a hővezetés biztosítása, valamint stabil, állandó villamos összekö etés megteremtése a rajta levő és a készülék többi alkatrészével. Különálló alkatrésznek tekinthető, mely robusztus, olcsó és megbízható. Sorozatban vagy egyedileg állítják elő. Lehet 1-től akár 48 rétegű is. Elkészítése hozzáértő tervezői munkát igényel, amely NYÁK tervezésére alkalmas CAD programok segítségével is történhet. A hordozó alapanyaga A NYÁK alapjául szolgáló szigetelőanyag általában szálerősíte, hőre nem lágyuló műgyanta. Az erősítő anyag legtöbbször üvegszál, régebben papír, néhány különleges esetben szálas kerámia. A mátrix régebben fenolgyanta, ma leginkább epoxi, esetleg poliészter. Az üvegszálakkal megerősíte epoxigyanta tartalmú kártyák a masszívságuk és a jó villamos karakterisztikájuk mia széleskörűen alkalmazhatóak. Ezen típusok jól alkalmazhatóak vékony kártyák és többrétegű kártyák gyártásánál is. Az ipar 80%-a ezt a fajta hordozót használja. NYÁK gyártás A szigetelő alaplemezre általában rágőzölögtetnek egy meghatározo vastagságú, kb mikrométer vastag vörösrézréteget. Ezek után a lapokon meghatározo helyeken lyukakat fúrnak, melyekbe később a lapkára kerülő alkatrészek lábazatát forrasztással rögzítik, illetve a további gyártás során hasznosak többek közö a pozicionálás szempontjából is. Ez után egy speciális maratásgátló fényérzékeny lakkot hordanak fel a lemezre. A felhordás több módon is történhet: fújással; felöntéssel, ahol a réteget hengerrel terítik, vagy forgatással, aminél a centrifugális erő hatására terül el az anyag; szitanyomtatással, ami a legkevesebb technikai há eret igényli, a legegyszerűbb eljárás, viszont a leglassabb is. Ezt a réteget a vezetőpályák rajzát tartalmazó átlátszó filmen keresztül UVfénnyel megvilágítják, majd előhívják, mely során a fényt kapo részeknél leoldódik a lakk, és szabaddá válik a felesleges rézréteg. Ezt a rézréteget lemaratják, így alakul ki a vezetőpálya a lemezen. Majd a vezetőpályákat védő maratásgátló lakkréteget is leoldják.

161 160 Elektrotechnikai alapismeretek A lemezre megint felvisznek egy fényérzékeny lakkréteget, ez az úgyneveze forrasztásgátló lakk, mely jellegzetesen zöld színű, de igény szerint bármilyen színű lehet. Ezt megint megvilágítják egy filmen keresztül, amely az előzőleg előállíto furatoknál, a forrasztási pontok helyén nem engedi át a fényt. Majd megint előhívják a lemezt, i a fényt nem kapo lakkréteg oldódik le. A lakkréteg polimerizációval szilárdul meg, melyet előhívás után hőkezeléssel felgyorsítanak. Így a furatok körül 1-2 mm átmérőjű területen szabaddá válik a réz. Majd erre a rézrétegre kémiai úton egy forrasztást megkönnyítő fémréteget hordanak fel, ennek anyaga többnyire ón. A maratásgátló lakkok helye esetenként fóliát is alkalmazhatnak, melyet laminálással visznek fel a hordozó lemezre. Nagyüzemben, alaplapok gyártásánál csak a vezetőpályáknak megfelelő helyen rezezik fel. Ez speciális technológia, drága gyártósorok kellenek hozzá. Csak nagy számban gyárto panelek esetén éri meg, azonban a felhasznált rézmennyiség szempontjából rendkívül takarékos. Flexibilis panelek esetén is általában csak a vezetőpályát hordják fel, többnyire szitanyomtatással, speciális, magas fémtartalmú festékek használatával. A NYÁK lemez maratása A maratással kémiai úton távolítjuk el azokról a helyekről a rézréteget, ahol nincs rá szükségünk. Így a maratás után már csak a vezetőpályákon és a furatokban található réz a kártyán. Számos lúgos és savas maratószer is létezik. Ezek közül a legelterjedtebbek: Vas (III) klorid FeCl 3 ; Ammónium perszulfát (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ; Réz klorid CuCl 2 ; Kénsav-hidrogén peroxid H 2 SO 4 H 2 O 2 ; Réz tetrammin (lúgos) [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2. A maratást leggyakrabban két eljárással végzik: Az első eljárás során sósavas (HCl) vas(iii)-kloriddal (FeCl 3 ) lemaratják a megvédetlen rézfóliát. Ha a maratófolyadékot használat után levegőn állni hagyják, a keletkeze vas(ii)-klorid (FeCl 2 ) a levegő oxigénjének hatására visszaalakul vas(iii)-kloriddá. Ezzel a vegyszerrel a maratás lassú, és a folyadék csúnya barna foltot hagy mindenen, valamint a nemesfémek kivételével szinte minden fémet megtámad. A másik eljárás során hidrogén-peroxidos (H 2 O 2 ) sósavat használnak. A rézfóliát a keletkező naszcens klór (Cl) támadja meg. Az eljárás veszélyesebb, mérgező klórgáz fejlődhet, valamint a vegyszer nem regenerálható; azonban gyorsabb. Ma ezeket az eljárásokat csak a kis számban vagy házilag gyárto paneleknél használják.

162 Elektrotechnikai alapismeretek kép: NYÁK maratása vas-kloriddal 63. kép: A kész NYÁK

163 162 Elektrotechnikai alapismeretek Jelfogós áramkörök A jelfogó vagy relé elektromos áram mágneses hatására elektromos érintkezőket működtető kapcsolóelem. A vezérlő feszültség jellemzően kisebb, mint a kapcsolt oldali feszültség. Elengedésre kitüntete (NB és NK egyidejű megnyomása elengedést eredményez) soros öntartó áramkör: 84. ábra: Elengedésre kitüntete soros öntartó áramkör Elengedésre kitüntete mellékzáras öntartó kapcsolás: 85. ábra: Elengedésre kitüntete mellékzáras öntartó kapcsolás Meghúzásra kitüntete (NB és NK egyidejű megnyomása meghúzást eredményez) soros öntartó áramkör: 86. ábra: Meghúzásra kitüntete soros öntartó áramkör Meghúzásra kitüntete mellékzáras öntartó kapcsolás: 87. ábra: Meghúzásra kitüntete mellékzáras öntartó kapcsolás

164 Elektrotechnikai alapismeretek Tápegységek Transzformátor Az Áramköri alkatrészek fejezetben már találkozha unk a transzformátorral. Egyenirányító kapcsolások Egyenirányítónak nevezzük azokat a készülékeket, amelyek a váltakozó feszültséget egyenfeszültséggé alakítják. A készülékek legjellemzőbb része az egyenirányító kapcsolás. Az egyenirányítók általában transzformátort és félvezetőket, valamint a simítás céljából kondenzátorokat tartalmaznak. Egyutas egyenirányítás Egyutas egyenirányítók: a bemeneti szinuszos váltakozó feszültség egyik félperiódusát hasznosítják. Az egyutas egyenirányító kapcsolás kis áramok egyenirányítására használatos. A dióda átengedi a nyitóirányú áramot, ha a váltakozó feszültség megfelelő polaritású és nagyobb, mint a nyitófeszültség. Ha a váltakozó feszültség záróirányú, akkor csak kis visszáram folyik át a diódán. A tápegységek diódáit úgy tekinthetjük, hogy azok csak nyitóirányban vezetnek, és az áram nyitóirányú feszültség esetén azonnal megindul. 88. ábra: Egyutas egyenirányítás kapcsolási rajza Az egyenirányítóra kapcsolt kondenzátor növeli az egyenirányíto feszültség középértékét, és simítja a jelalakot. Kétutas egyenirányítás A kétutas középleágazásos kapcsolás lényegében két egyutas egyenirányító kapcsolásból áll, amelynél a közös pont a transzformátor szekunder tekercsének középleágazása. Kétutas egyenirányítók: a bemeneti váltakozó feszültség mindkét félperiódusát hasznosítják, ezért a kétutas egyenirányítók már simíto abb egyenfeszültséget állítanak elő. A kétutas egyenirányítók hatásfoka sokkal jobb, mint az egyutasoké.

165 164 Elektrotechnikai alapismeretek 89. ábra: Kétutas egyenirányító kapcsolási rajza Grae -kapcsolású kétutas egyenirányító A hídkapcsolású kétutas egyenirányító áramkör nem igényel különleges felépítésű transzformátort, ezért még így is olcsóbb, hogy a szükséges egyenirányító diódák száma megnő. A hálózatot az egyutas egyenirányító kapcsoláshoz képest kevésbé terhelik nagy áramimpulzusok. A kétutas kapcsolások hátránya viszont, hogy az áram két diódán folyik keresztül. Ezért a feszültségesés kétszer akkora, mint középleágazásos kapcsolások esetében. Feszültségstabilizátorok 90. ábra: Grae -hidas egyenirányító kapcsolás Az elektronikus berendezések és mérőműszerek legnagyobb hányada a váltakozóáramú hálózatról működik. Mivel a berendezések, illetve áramköri egységek működéséhez egyenfeszültség szükséges, amelynek értéke rendszerint nem egyezik meg a hálózat feszültségével, ezért a berendezésekben külön egység, az ún. tápegység gondoskodik a hálózati feszültség átalakításáról és egyenirányításáról. Az állandó vagy változtatható értékű egyenfeszültséget biztosító stabilizált tápegység egyrészt mint önálló készülék nagyon fontos segédeszköz a méréstechnikában, másrészt a jobb minőségű, precízebb kivitelű mérőműszerek feszültségellátását a leggyakrabban stabilizált tápegységek biztosítják. A stabilizált tápegységek feladata ke ős: Állandó kimenőfeszültség biztosítása a bemeneti hálózati feszültség ingadozásaitól függetlenül. Állandó kimeneti feszültség biztosítása a terhelés változásaitól függetlenül.

166 Elektrotechnikai alapismeretek 165 Annak függvényében, hogy a kimeneti feszültség, vagy a kimeneti áram értékét próbáljuk állandó értéken tartani, megkülönböztetünk: feszültségstabilizátorokat, áramstabilizátorokat. Ha a feszültség értékét szeretnénk állandó értéken tartani, akkor feszültségstab ilizátorról beszélünk. A feszültségstabilizálás megoldására két módszer lehetséges: soros stabilizálási módszer, párhuzamos stabilizálási elv. A soros stabilizálási módszer egy olyan eljárás, mintha a terheléssel sorosan egy szabályozó elem lenne kötve, amely úgy viselkedik, mint egy vezérelt változtatható ellenállás, és ennek a csökkenése, illetve növelése a kimenő feszültség állandóságát biztosítja. 91. ábra: Soros stabilizálási módszer A párhuzamos elvű stabilizátoroknál a szabályozó elem a terheléssel párhuzamosan kapcsolódik. A kimeneti feszültség megváltozásának hatására a szabályozó elem söntölő hatása megváltozik, mégpedig úgy, hogy hatásával próbálja állandó értéken tartani a kimenő feszültséget. 92. ábra: Párhuzamos stabilizálási módszer Az elemi diódás stabilizátorok a legegyszerűbb feszültségstabilizáló kapcsolások. Kis feszültségek esetén stabilizálásra alkalmas a nyitóirányban előfeszíte Si-dióda vagy diódák soros kapcsolása.

167 166 Elektrotechnikai alapismeretek 93. ábra: Diódás stabilizátor kapcsolás Elterjedt a szélesebb feszültségtartományban használható Zener-diódás elemi stabilizátor. 94. ábra: Zener diódás stabilizátor kapcsolása Soros (áteresztő tranzisztoros) stabilizátor: a legegyszerűbb áteresztő tranzisztoros feszültség stabilizátor kapcsolás az NPN és a PNP tranzisztorral felépíte kapcsolás. 95. ábra: Soros (áteresztő tranzisztoros) stabilizátor kapcsolása

168 Elektrotechnikai alapismeretek Erősítő áramkörök, alapkapcsolások A gyakorlatban az elektromos készülékek jelei gyakran olyan kis jelszintűek, hogy az általuk hordozo információt először fel kell erősíteni egy ado megkívánt szintre, különben a készülék nem képes a meghajto eszközt megfelelően működtetni. Azokat az elektronikus áramköröket, amelyekkel egy jel (feszültségének, áramának, illetve teljesítményének) erősítését érhetjük el, erősítőknek nevezzük. Az erősítőket leggyakrabban híradástechnikai, méréstechnikai és irányítástechnikai berendezésekben alkalmazzuk. Bipoláris tranzisztoros alapkapcsolások A földelt emi eres alapkapcsolás általános célú nagy erősítésű fokozat, egy erősítő láncban főerősítőként használjuk. A földelt kollektoros alapkapcsolás egy illesztő fokozat, használható bemeneti és kimeneti illesztésekre. A földelt bázisú alapkapcsolás alacsony impedanciás jelforrásokat illeszt. Alkalmazása: URH és FM tunerek bemeneti fokozata. A földelt emi eres erősítőkapcsolás: emi erkapcsolásban érhető el a legnagyobb teljesítményerősítés, ezért ez a leggyakrabban használt alapkapcsolás. Az áramkör bemenetére érkező váltakozó áramú jelet a (jelzés nélküli) bemeneti kondenzátor az egyenfeszültségről leválasztva az R1, R2 ellenállásokon keresztül a tranzisztor bázisára továbbítja. Az R1, R2 ellenállások a bázisfeszültség beállításával az erősítő munkapontját határozzák meg. A kapcsolás erősítése (elhanyagolásokkal): -R3/R4. Az erősítés negatív előjele azt jelzi, hogy az erősítő fázist fordít. 96. ábra: Földelt emi eres erősítőkapcsolás A földelt kollektoros erősítőkapcsolás: a kollektor a tápfeszültség forráson keresztül földelve van. A kimeneti ellenállás két részből tevődik össze: a kapcsolás látszó belső ellenállásából, melybe a bemeneten lévő alkatrészek is beleszólnak, ezzel a látszó ellenállásértékkel kapcsolódik párhuzamosan az emi er ellenállás és a tranzisztor kimeneti ellenállása. A kapcsolás jellegzetességei: közel egységnyi, de annál kisebb a feszültségerősítés; nagy áramerősítés; nagy bemeneti ellenállás; kis kimeneti ellenállás; teljesítményerősítése közepes.

169 168 Elektrotechnikai alapismeretek A nagy bemeneti ellenállás nem terheli a megelőző fokozatot, a kis kimeneti ellenállás alacsony impedancián teszi lehetővé a teljesítményillesztést, emia a kapcsolást elsősorban elválasztó, meghajtó fokozatnak használják, szokás emi er követőnek is nevezni. 97. ábra: Földelt kollektoros erősítőkapcsolás A földelt bázisú erősítőkapcsolás: a tranzisztor jellegzetessége, hogy a bázis emi er diódán keresztül vezéreljük, ha a bázist földeljük, a bemeneti elektróda szerepét az emi er veszi át. Jellemzői: kicsi bemeneti ellenállás; nagy kimeneti ellenállás; nagy feszültségerősítés; egységnyinél kisebb áramerősítés; fázist nem fordít; teljesítményerősítése nagy. 98. ábra: Földelt bázisú erősítőkapcsolás Térvezérlésű tranzisztoros alapkapcsolások A bipoláris tranzisztorok áramvezérelt áramgenerátorok, működtetésükhöz vezérlő áram, és vezérlő teljesítmény szükséges. A FET tranzisztorok ezzel szemben vezérlőteljesítmény nélkül, feszültséggel vezérelhetők, így olyan alapkapcsolások hozhatók létre, melyek nagyon nagy bemeneti ellenállással rendelkeznek, így nem terhelik a jelforrásokat. Ilyenek például a mérőerősítők. Háromféle alapkapcsolás lehet: földelt SOURCE ú alapkapcsolás, földelt DRAIN-ű alapkapcsolás, földelt GATE ű alapkapcsolás.

170 Elektrotechnikai alapismeretek 169 Földelt SOURCE ú alapkapcsolás Jellemzők: a földelt source hasonló a földelt emi ereshez; általános célú erősítőkapcsolás; közepes feszültségerősítés; nagy áramerősítés; nagyon nagy bemeneti ellenállás; közepes kimeneti ellenállás; nagy teljesítményerősítés. Földelt DRAIN-ű alapkapcsolás Jellemzők: feszültségerősítése kicsi; áramerősítése nagy; teljesítményerősítése kicsi; bemeneti ellenállása nagy; kimeneti ellenállása kicsi; nincs fázisfordítás. 99. ábra: Földelt SOURCE ú alapkapcsolás Földelt GATE ű alapkapcsolás 100. ábra: Földelt DRAIN-ű alapkapcsolás Jellemzők: feszültségerősítés közepes; áramerősítés megközelítőleg egységnyi; kicsi a bemeneti ellenállás; közepes a kimeneti ellenállás; közepes a teljesítményerősítés.

171 170 Elektrotechnikai alapismeretek 101. ábra: Földelt GATE ű alapkapcsolás Érzékelők az áramkörökben A szenzorok olyan jelátalakítók, amelyek mennyiséget, tulajdonságot vagy feltételt (nem villamos jeleket, mint pl. mechanikus, kémiai, termikus, mágneses, optikai jeleket) villamos jellé (egyes esetekben pneumatikussá) alakítanak át. A szenzorok az automatizálásban az emberi érzékszerveket helye esítik. A szenzor jele tovább vezethető, erősíthető, szűrhető és feldolgozható. A szenzor egyben egy energiaátalakító is. A szenzorok lehetnek fizikailag jelenlévő mérési érték felvevők, vagy tisztán szoftver szenzorok (ún. figyelők). A szenzorok a bemeneti változókat az információfeldolgozóhoz (digitális, analóg, hibrid formában) továbbítják, amely azután meghatározza a szükséges aktuátor beavatkozásokat. Szenzorok lehetnek: passzív-aktív, abszolút-növekményes, digitális és analóg működésűek. 64. kép: Különféle érzékelők

172 Elektrotechnikai alapismeretek 171 Az érzékelőket a következőképpen osztályozhatjuk a mérési jel alapján: 32. táblázat: Szenzorok osztályozása mérési jel alapján Hossz- és elmozdulásmérések szenzorai (átalakítók) Potenciométeres Nyúlásmérő bélyeges Induktív Optoelektronikai Kapacitív Sebesség- és gyorsulásmérés szenzorai (átalakítók) Indukciós Örvényáramú Piezoelektromos Induktív Erő-, nyomaték-, nyomásmérések szenzorai (átalakítók) Nyúlásmérő bélyeges Piezoelektromos Kapacitív Hőmérséklet-, hőmennyiségmérések szenzorai Bimetálok, termoelemek Ellenállás hőmérők, termisztorok Diódás

173 172 Elektrotechnikai alapismeretek Fény- (elektromágneses sugárzás), mágnesesmező-mérések szenzorai Fotodiódák, fototranzisztorok Fotoellenállások Fényelemek Mágneses: Merülőmagos, Magnetorezisztív, Hall elem, Reed elem Vezérléstechnikai áramkörök A vezérelt áramkörök az alábbiak lehetnek: jelfogós (relés) vezérlések, félvezető logikai elemekre épülő vezérlések, számítógépes vezérlések, programozható logikai vezérlők. Jelfogós (relés) vezérlések A kétállapotú jeleket feldolgozó vezérléstechnikában korábban szinte kizárólagosan a jelfogós kapcsolásokat használták. A jelfogók a jelek fogadására, elosztására, tárolására, feldolgozására, jelek kiadására, galvanikus szétválasztásra képesek. Mindezek melle a jelfogós vezérlések alkalmazása számos hátránnyal is jár. Egyrészt minden változtatás nehézkesen végezhető el rajtuk, másrészt nehezen integrálhatók elektronikus rendszerekbe. A jelfogós vezérléseket áramutas rajzokkal, pl. un. létradiagrammal lehet ábrázolni, amely szimbólumai segítségével a működés szemléletesen követhető. Ezen személetesség az egyik oka annak, hogy ezt az ábrázolási módot a programozható logikai vezérlőknél is használják. 65. kép: Jelfogós (relés) vezérlő Félvezető logikai elemekre épülő vezérlések A nagyobb megbízhatóságra és a kedvezőbb megvalósíthatóságra való törekvés vezete az érintkezőmentes elemek alkalmazásához. Ezek a félvezető alapú dióda, a tranzisztor és az integrált áramkör. Az ilyen vezérlések előnye a viszonylag nagyfokú integráltság és ebből következően a kis teljesítmény- és helyigény.

174 Elektrotechnikai alapismeretek 173 Számítógépes vezérlések A személyi számítógépek megjelenésekor került előtérbe a számítógépek folyamatirányításra történő felhasználásának gondolata. Mivel a számítógépek rendelkeznek kétállapotú jelek fogadására, ill. kiadására alkalmas egységekkel, digitális vezérlések megvalósítására ideálisak. Ugyanakkor a jel fogadó- és kiadóegységek szintjei nem illeszkednek az ipari szintekhez, és az ipari hatásokkal szemben sem ellenállóak. Programozható logikai vezérlők (PLC) A kezdeti időszakban a számítógépek ára is igen magas volt, így nem lehet csodálkozni azon, hogy megjelentek a speciálisan folyamatirányításra kifejleszte mikroszámítógépek, a PLC-k, és nagyrészt ki is szoríto ák a számítógépeket. Manapság az egészen bonyolult, nagy adathalmazzal operáló, nagy sebességigényű folyamatvezérléseknél használnak speciális folyamatirányító számítógépeket. A PLC szabványosíto be- és kimenetei, valamint kompakt felépítése teszik lehetővé az egyszerű megépítést, az üzembiztos működést, és a program módosításával a működés későbbi megváltoztatását. Nemcsak a szerszámgépek, hanem más gépek automatizálása szempontjából fejleszte ék ki a PLC vezérlést. A PLC vezérlőegység közepes bonyolultságú munkafolyamatokat vezérel. A bemenő oldalon helyzetkapcsolókat, nyomógombokat; a kimenő oldalon tengelykapcsolókat, hidraulikus szelepeket, mágneskapcsolókat működtet. A vezérlőberendezés programozása egyszerű, lehet áramutas, Boole-algebrai írásmód és PLC programnyelv is. A fejle ebb berendezések időzítő és számláló, feltétel nélküli és feltételes ugróutasítások, szubrutinhívó utasítások, aritmetikai utasítások betáplálásával megközelítik egy folyamatirányító számítógép teljesítményét. A működtető program megírása általában PC-re telepíte fejlesztőkörnyezetben lehetséges Generátorok Szinkron generátorok 66. kép: PLC vezérlő A szinkron generátort az esetek többségében generátoros üzemben használják. Az aszinkrongéppel ellentétben a szinkrongép csak kitüntete fordulatszá-

175 174 Elektrotechnikai alapismeretek mon képes tartósan üzemelni a gép fordulatszáma és frekvenciája közö i szoros kapcsolat mia. Ezért frekvenciája állandó, nem lehet változtatni. A szinkronmotor állórészének felépítése megegyezik az aszinkronmotorok állórészének felépítésével. A szinkrongépeket hálózatra kapcsolás elő szinkronizálni kell. Ez azt jelenti, hogy üres járásban a forgórész mágnes külső forgatásával egy forgó mágneses teret kell létrehozni, ami váltakozó feszültséget indukál az állórész tekercsekben. Motoroknál az indítás indító segédgéppel történhet, amellyel a frekvencia beállítására szinkron fordulatra hozzuk a forgórészt. A további egyeztetések után a hálózatra kapcsolás elvégezhető. Legtöbbször a pólussarukba építe indító kalicka segítségével történhet meg ez a művelet. A kalickákkal aszinkron módra közel szinkron fordulatszámra gyorsul a forgórész. Ezután a forgórész tekercselés egyenáramú gerjesztésével megjelenik a szinkronozó nyomaték, és a gép beugrik a szinkronba. Ezért is ideális az erőművekben generátorként használni a szinkrongépeket, mert o a forgórész a turbinák működésével eleve rendelkezik a szükséges fordulatszámmal. Aszinkron generátorok 67. kép: Szinkron motor Az aszinkrongépeket elsősorban motoros üzemben használják, ahol a villamos energiát mechanikai energiává alakítják valamilyen munkagép meghajtására. A háromfázisú aszinkronmotor állórészén elhelyeze háromfázisú tekercselésre rákapcsolva a szinuszos háromfázisú feszültséget, az állórészben forgó mágneses tér alakul ki. A forgó mágneses tér hatására a forgórészben feszültség indukálódik, melynek hatására a villamosan rövidre zárt forgórészben áram indukálódik. Az áram és a mágneses tér kölcsönhatása nyomatékot létesít, amely a forgórészt a térrel egyező irányban forgásba hozza. Minél inkább közeledik a fordulatszám az n0 szinkron fordulathoz, annál kisebb a forgórészben indukálódó feszültség, mert a forgó mágnes tér és a forgórész közö i relatív sebesség annál inkább csökken. Ebből következik az a tény, ha a forgórész elérte a szinkron fordulatszámot, a tekercseiben nem indukálódik feszültség, nem jön létre áram, és így nyomaték sem keletkezik. Tehát a gép csak a szinkrontól különböző fordulatszám melle tud nyomatékot kifejteni.

176 102. ábra: Aszinkron motor Elektrotechnikai alapismeretek 175

177 176 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 7. Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 7.1. A napenergia hasznosítása A napelem a Nap sugárzását közvetlenül elektromos árammá alakítja át. A napenergiás berendezéseket különböző teljesítményű elektromos berendezés ellátására használhatjuk, a néhány milliwa os napelemes zsebszámológéptől kezdve a több MW-os teljesítményig hálózati betáplálással vagy szigetszerű működtetésben. A kis szigetszerű berendezések üzemeltetése néhány kw teljesítményig gazdaságos a hiányzó kommunális villanyhálózat esetén (pl. hegyi menedékházak, rádió reléállomások, vészhívó oszlopok, meteorológiai mérőállomások), ahol a villanyhálózat kiépítése költségesebb, mint a napelemes rendszer megépítése. A napelem működése A napelem cella két különböző, egymással összekapcsolt, vékony rétegű félvezető anyagot tartalmaz. Az egyik félvezető p-típusú (pozitív) szennyezést, a másik n-típusú (negatív) szennyezést kap. Ezek a félvezetők általában szilíciumból készülnek, de készülhetnek más anyagokból is. Az n-típusú félvezetők kristályos szilíciumból készülnek, amelyet igen kis mennyiségű foszforral szennyeznek. A szennyezési eljárás által az anyag a rácskötéseiben nem résztvevő szabad elektronokkal fog rendelkezni, és éppen ezért lesz ez a negatív félvezető. A p-típusú félvezetők is kristályos szilíciumból készülnek, melyet kis mennyiségű bórral szennyeznek, és ezáltal elektronhiány lép fel benne, és ezen elektronhiányok ( lyukak ) mia lesz a pozitív félvezető. A két ellentétes szennyezésű réteg összeillesztésénél a lyukak és az elektronok semlegesítődnek ( rekombinálódnak ), és eközben közö ük feszültség jön létre. A napelemre eső napfény energiával rendelkező részecskékből, fotonokból áll. Amikor a megfelelő hullámhosszúságú fény a napelemre esik a pozitív és a negatív tartomány közö i semlegesíte zónába nyelődik el, akkor a fény fotonjai energiájukat átadják az anyagban az elektronoknak, amelyek szabaddá válnak, és vándorlásuk által vezetik az áramot. Az elektronok helyén az anyagban lyukak keletkeznek, amelyek szintén képesek elmozdulni. Amikor a fotonok gerjesztik az elektronokat, a kiugro elektronok a negatív, a lyukak a pozitív oldal felé fognak áramolni, így jön létre az elektromos tér és az ebből adódó feszültség ábra: Napelem működése

178 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 177 Ha a napelemhez külső áramkört kapcsolunk, akkor a mozgó elektronok a félvezetőn át a cella tetején lévő fém csatlakozó felé áramolnak, míg a lyukak ellentétes irányba, a cella alján lévő fém csatlakozó felé, ahol feltöltődnek elektronokkal a külső áramkör másik oldaláról (a cella tetejéről). Ezt a feszültséget a belső elektromos mező (amely a p-n kapcsolódás helyén jön létre) termeli Napelemek típusai Az egykristályos cellák egy kristályból állnak, magas a hatásfokuk és hosszú éle artamúak. A legjobb hatásfok cella esetén 16%, míg modul kivitelnél 14%. A multikristályos (polikristályos) nem egyetlen kristályból, hanem több kristályból épül fel. Az ilyen típusú napelemmel kisebb hatásfokot érnek el, cella esetén 14%, modulnál 11%. Egy harmadik típus az amorf szilícium, a szilíciumrétegek felgőzölése üvegre, kerámiára vagy fémfelületre néhány mikrométeres vastagságban. Ennél a módszernél nincs szabályos szilíciumkristály növekedés, hanem amorf kötések jönnek létre. Ezeket az amorf szilíciumcellákat viszonylag olcsón lehet előállítani. A napelemes számológépeket ezekkel szerelik fel, a hatásfokuk viszonylag rossz (maximum 5%) Szerelés előtti teendők, a munkaterület felmérése A napelemek optimális tájolása fontos a nagy mennyiségű villamos energia előállításához! A telepítési hely szélességi fokával legyen párhuzamos a napelem dőlésszöge, ez Magyarországon 47,55, vagyis a beállítható optimum ábra: A Nap látszólagos mozgása Budapesten

179 178 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 105. ábra: Napsugárzás teljesítménye Magyarországon Telepítés elő ellenőrizni kell, hogy a napelemek előre kijelölt helye megfelel-e a fent meghatározo kritériumnak. A munkát megkezdeni a teljes körű kivitelezői-megvalósulási dokumentáció alapján lehet, mely tartalmazza a következőket: Elektromos rendszerek megvalósulási tervei (alaprajzok, kapcsolási blokkvázlat, telepítési rajzok, villámvédelem). DC főelosztó, AC főelosztó, AC csatlakozási elosztó áramutas kapcsolási és bekötési rajzai, valamint a bekötési lista és kábeljegyzék. Elektromos rendszerek beépíte alkatrész listája. Elektromos rendszerek üzemeltetési, karbantartási utasítás leírása. Statikai tartórendszer megvalósulási tervei és méretezési dokumentálási számításai, alkatrészlista, üzemeltetési, karbantartási utasítás leírása, garanciális nyilatkozatai Mechanikai szerelés A szerelés szerszámai Napelem krimpelő sze 68. kép: Napelem krimpelő sze

180 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 179 A csomag tartalma: 1x MC4 Krimpelő fogó A-2546B (2,5-4-6 mm) 1x FSA-0626 Blankoló fogó (06-2,6 mm) 2x Csatlakozó szerelő szerszám 1x MC4 csatlakozó 1x Táska 2x Napelemes csavarkulcs 1x MC3 vágósablon sze 1x A30J vágósablon sze 1x Imbuszkulcs 2db csavarral Általános szerszámkészlet Tervdokumentáció, kapcsolási rajz 106. ábra: Általános szerszámkészlet Az alábbi ábrán egy napelemes rendszer blokksémája látható, melyen jól elkülöníthető az egyenáramú (DC oldal zöld színnel) és a váltakozóáramú (AC oldal, kék színnel) oldal ábra: Napelemes rendszer blokksémája

181 180 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése A tervdokumentáció tartalmazza mind az AC, mind a DC oldali bekötéseket. A napelem modulokat csak úgy szabad stringekbe (napelem modulok soros kapcsolása) rendezni, hogy az így létrejövő DC feszültséget az inverter fogadni tudja! Ugyanez vonatkozik a stringek összekapcsolására (párhuzamos kapcsolás) is, hiszen az inverter DC oldali maximális teljesítményét nem szabad túllépni. A legtöbb napelemes rendszernél a DC megszakító az inverterbe van integrálva. Ebből következik, hogy az inverter kikapcsolása után a napelemes mező és az inverter közö futó szolárkábelek továbbra is akár 1000 V-os DC feszültség ala maradnak. Tűz esetén a tűzoltók emia nagyon komoly veszélynek lennének kitéve, mivel egy DC kábel meglocsolása életveszélyes áramütéshez vezethetne. Ezért a DC megszakítót közvetlenül a napelemes mező közelében kell elhelyezni (max. 5 méteren belül), biztonságos körülményeket teremtve ezzel a tűzoltóknak. A DC megszakító képes terhelés ala is biztonságosan, tűzveszély nélkül leválasztani a napelemeket az épületbe bemenő DC vezetékekről, de képes kiküszöbölni a terhelés ala i megszakítás veszélyét is azzal, hogy az épület AC hálózatát figyeli. Ha az AC hálózat bármilyen okból lekapcsol, a DC megszakító azonnal leválasztja a napelemeket az inverterhez vezető DC vezetékekről. Az AC hálózat újbóli bekapcsolásakor a napelemeket újra összekapcsolja az inverterrel. Feladat: Az alábbi kapcsolási rajzokon keresse meg és jelőlje be a következőket: napelem string DC oldali megszakító DC oldali túlfeszültség-védelem inverter AC oldali túlfeszültség-védelem AC oldali megszakítók teljesítménymérő Végezetül állapítsa meg, hogy az alábbi kapcsolási rajz milyen napelemes rendszert ábrázol! szigetüzemű rendszer hálózatra visszatápláló rendszer vegyes üzemű rendszer 108. ábra: Napelemes rendszer DC oldali kapcsolási rajza

182 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése ábra: Napelemes rendszer AC oldali kapcsolási rajza 7.5. Napelemek felszerelése az épületre Napelemek felszerelése sátortetőre A klasszikus ferdetetőn való rögzítés esetében modulsoronként két sor tetőhorog, illetve tető-rögzítő elem rögzít. A tetőrögzítő elemeket a teherhordozó szerkezetre erősítjük. Ezeken az elemeken a keresztirányú tartóprofilt rögzítik. Két tartóprofil hordoz egy modulsort, amelyek a szélső- és középkapcsokkal vannak a ferde tartókra szerelve és rögzítve. A napelem modulokat általában függőlegesen szerelik. A kereszttartónak kb. a modulmagasság 1/5-ével kell a felső és alsó modulperemtől lennie. Győződjön meg arról, hogy a sorok ne legyenek túl hosszúak a hőtágulás mia! A csatlakozó dobozok helyzetére ügyelni kell! A keresz artó helyzetét az egymás fele fekvő modulsorok részére a cserépsorokhoz kell igazítani. Szükséges szerszámok: Kézi flex gyémánt csiszolókoronggal, dugókulcskészlet racsnival, vagy fúrógép dugókulcskészle el és forgatónyomaték-határolóval, valamint zsír ecse el, facsavarok részére fúrógép 6 mm fúróval. Tetőhorgok kiválasztása és felosztása A tetőhorgokat függőlegesen a kívánt keresz artó helyének megfelelően kell elosztani. Vízszintesen a szabály szerint minden második szarufán elhelyezünk egy tetőhorgot. A tető szélén viszont az első két szarufára helyezünk egy-egy tetőhorgot, hogy a szél turbulenciája mia keletkező erősebb terhelést kiegyenlítse. Jobbra és balra a keresz artó maximum 40 cm-re állhat ki. A maximális tetőhorog-távolság 1,8 m. A fokozo hó- és szélterheléses területeken minden szarufára teszünk tetőhorgot. Állítható tetőhorgok szolgálnak a nem sík tetőkre való felsze-

183 182 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése relésre. Nagyon széles tetőcserép esetén a szereléskor kiegészítésképpen balos és jobbos tetőhorgokat is használhatunk. Tetőhorgok rögzítése A fedőcserepet feltoljuk. A tetőhorog alaplemeze a tetőlemezhez rögzül: a cserepek és az összekötő kapocs közö legalább 5 mm levegő maradjon, ado esetben a tetőhorog alaplemezét aláté el emeljük (figyeljünk az ajánlo VA alátétlapokra). A várható hóterhelés és különösen hófogók esetén egy cseréphez igazodó lemezhófogó minden tetőhorog alá ajánlo! A tetőhorgot a szarufán legalább 2 db 6 mm-es csavarral rögzítjük, kb. a teljes csavarhossz 2/3-ig előfúrva. Arra is kell figyelni, hogy a csavarnak legalább 70 mm-e a fába menjen ado esetben hosszabb csavarokat kell használni! Kenjük be a csavart zsírral/olajjal, ez megakadályozza az elmaródást a behajtáskor. A tetőhorog kapcsát kívánságra gumigyűrűvel szállítják (tartozékként kapható), hogy az erős szélben a víz bezszivárgása ellen biztosítva legyen. A tetőcserép formája szerint ado esetben szükség lehet csiszolásra, hogy a cserép a tetőhorgokkal együ újra zárjon. Különösen fontos a rögzítő csavarok kiválasztása az ado szarufához. Spax-csavarok a kisebb fejkeresztmetszetük mia nem ajánlo ak. Speciális alátétlécezésnél elegendő hosszú csavarokat kell választani! 69. kép: Univerzális horogtípus

184 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése Különleges szerelési útmutatások a hullámpala vagy trapézlemez tetőhöz Szerszámszükséglet 18-as csillag-villás kulcs, fúrógép. M12-es ellenanyák csavarbiztosításhoz. A metrikus facsavar esetén a behajtáshoz nagy szakítószilárdságú csavarokhoz való 9 mm-es villáskulcs (vagy 8 mm) kivitelezés szerint. Hullámpala vagy trapézlemez tetők részére az úgyneveze hullámlemez rögzítő elemeket használják, amelyek metrikus facsavarból és egy szerelőlapból állnak. Ezeket függőlegesen a kívánt keresz artó pozícióban osztjuk el. Vízszintes irányban legalább minden második tetőszarufán a tartószerkezeten elhelyezünk egy rögzítő sze et. Balról és jobbról csak 40 cm-re érhet túl a keresz artó. A maximális rögzítési távolság 1,6 m. A havas, szeles terülteken vagy gyengébb szarufák esetén (mint a lemezzel fede tetőknél) minden szarufára teszünk egy elemet, vagy a gyártót megkérdezzük a pontos előírt értékekről. Általában egy rögzítő sze et egy metrikus facsavarral M12x300 ajánlo rögzíteni. A speciális rögzítési módokhoz, pl. a csökkente keresztirányú távolságok esetére kapható egy méretvariáció, M10x200 is. A szerelő sze rögzítése A tetőhéjazatot a megfelelő helyen átfúrjuk (lyukátmérő M12 csavar esetén 14 mm, az M10 csavarnál 13 mm). A furatokat ne a vízlevezető mélyedésekbe, hanem a lapprofil kiemelkedéseibe helyezzük! A szerelőfuratokon keresztül fúrjuk a szarufákba a rögzítő furatokat (8,5 mm). A metrikus facsavarokat a facsavar felől legalább mm mélységbe csavarjuk a szarufába. A metrikus facsavarokat úgy kell behajtani, hogy a tetőhéjazatból csak a metrikus menet és lehetőleg a sima szár egy része érjen ki. A csavar behajtását a metrikus részen egy anyaellenanya rögzítéssel tudjuk megoldani. A csavarokat kenjük meg a könnyebb behajtás érdekében! A tömítés és ellenőrzése A tömíte ség eléréséhez a gumitömítést teljesen letoljuk, és peremes anyával a héjazathoz préseljük. Hullámpalánál a tömítést nagyon óvatosan préseljük oda (reped)!

185 184 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 70. kép: Hullámlemez rögzítő A szerelőlapot a kedvezőbb erőelosztás érdekében mindig felfelé (mint az ábrán) irányítsuk! 7.7. Szerelési útmutató a trapézlemez- és szendvicstetőkhöz Mindenképpen fontos a tartószerkezethez való rögzítést (pl. metrikus facsavarral) körültekintően kivitelezni a lemeztetők többnyire nem ismert statikai tulajdonságai mia! Az elemeknek meghatározo erőhatásokat kell felvenniük, hogy az egész rendszer statikailag megbízható legyen. Ezért a következő pontokra kell figyelni: A bilincset felcsavarozáskor az alsó lemezhez rögzíteni (hó súlyterhelése mia ). A csavarok semmi esetre se legyenek szereléskor túlhajtva! (távtartót használni!). Normál esetben a legkisebb lemezvastagság 0,63 mm acéllemez. A jobb erőelosztás érdekében bilincsenként 2 db M10 csavarsze et kell felhasználni! A tetőnek bírnia kell a napelemes berendezés plusz terhét is. A trapézlemezek rögzítésének ellen kell állnia a szél szívó hatásának is. 71. kép: Trapézlemez szerelése

186 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése Szerelési útmutató az állófalcos lemeztetőkhöz A rögzítés az állófalcú tetőknél különleges lemezfalccsipeszekkel történik, amire ismét a keresz artó profilt csavarozzuk fel. A lemezfalccsipeszek elosztása A csipeszeket függőlegesen a kívánt keresz artó helyzetnek megfelelően osztják el. Vízszintes irányban rendszerint az álló falcokra (az összesre) egy csipeszt helyezünk. Balról jobbról a keresz artó max 40 cm-t érhet túl. A lemezfalccsipeszek rögzítése A csipeszeket a falcra helyezzük, és lazán rögzítjük. A kiigazítás a keresz artó rögzítésekor történik. A csipeszt amennyire lehet, a falcra toljuk! A csipeszcsavarok forgatónyomatéka meghúzáskor kb. 25 Nm. 72. kép: Lemezfalccsipesz rögzítése Szorítók Lemezfalcszorító állófalcú tetőkhöz Különösen erős rögzítést a karom formájú szorítóval lehet elérni. Figyelem: a titáncink lemezeknél meg kell vizsgálni, hogy a falcok terhelhetők-e! Falcszorító KalZip tetőkhöz Figyelem: a meghúzási nyomatékot úgy kell lehatárolni, hogy a lemezvarrat ne deformálódjon!

187 186 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése Trapézbilincs trapézlemez tetőkhöz Az univerzális trapéztető-rögzítés 0,63 mm vastagságtól speciális önmetsző csavarokkal és egy kiegészítő M10-es csavar-anya-aláté el történik. Méretre készül, a felhasználási útmutatót mindig figyelembe kell venni! Zambelli gyártmányú falcszorító RibRoof 465, RibRoof 500 (csúszó peremű profillemezes fémtetőrendszer) számára 7.9. Szerelési útmutató a modulszereléshez A keresz artót a rögzítési pontokon kell felcsavarozni és eligazítani, rendszerint M10x25 mm csavarokat a keresz artó profil hornyába betolni, és megközelítőleg egyenlő térközökre elosztani. Az első keresz artó darabot (az első csavarral kezdve a rögzítési sorba) beilleszteni. A legjobb, ha az első csavart egy anyával a tetőrögzítéshez biztosítjuk, a sínt ferdén könnyedén megemeljük, és csavarról csavarra becsavarjuk és anyával biztosítjuk, de még nem húzzuk meg szorosra. A keresz artó profilt, ha szükséges, összekötő lappal meghosszabbítjuk. Az egyenetlen tetőkön a magasságkülönbségeket kiegyenlítjük. Az összes csavart a tartószerkezeten erősen meg kell húzni, illetve kontraanyával ellátni! Ha a kábelcsatornát a vezetékek elhelyezésére használjuk, fontos a vízelvezetésre odafigyelnünk. Ezt alkalmas kivitelezéssel vagy néhány lyuk fúrásával tudjuk megoldani, és a legmélyebb pontokon a csatornába vezetni. Erre dugaljak és csatlakozók elhelyezésekor a kábelcsatornában különösen oda kell figyelni! A normális keresz artó-összekötő lapokhoz alternatív megoldásként, tartozékként kaphatók különösen hajlításálló kötőelemek szögvasprofilból. 73. kép: Keresz artó szerelése

188 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 187 A modulsor szerelésének előkészítése A kábelezést elő kell készíteni a modulsorokig. A kötegek és a kábelek felosztásakor a villámvédelemmel kapcsolatos útmutatókra oda kell figyelni! Az első modult az érkező vezetékre rákapcsolni, minden további modulhoz egy csatlakozó dugóval a megfelelő hosszban felvinni úgy, hogy a modult a cellaoldallal lefelé az éppen szerelt sorra fektetjük, bekábelezzük, és csak ezután lehet őket visszafordítani. A keresz artó profil felső hornyában négylapfejű anyákat kell a kellő számban betolni és egyenletesen elosztani. A keresz artók érintkezésénél ado körülmények közö szükséges a csavarok egy csekély meglazítása, hogy az anyákat könnyedén át lehessen tolni. Először a két szélső rögzítőfület csavarokkal és zárószegélygyűrűvel kell ellátni, és a keresz artó sín végén lazán rögzíteni. Aztán az első modult felerősíteni, és végszorítóval lazán rögzíteni (a végszorítóknak kb. 2 mm-re kell ülniük a keresz artó külső szélétől). Ezután az első modult a keresz artón az épület vonalához kell igazítani (ehhez ajánlo zsinórt használni). Modulsor szerelése A sorban az első modul elhelyezése után középen egy rögzítőfület kell a keresz artón lazán rögzíteni. Ezután felszereljük a következő modult a rögzítőfül alá tolva és rögzítve. A következő középső rögzítőfület hasonló módon rögzítjük. A modulsor végén ismét rögzítőfület helyezünk el. A modulok elrendezésének ellenőrzése után az összes rögzítőfület szilárdan meg kell húzni! A modulrögzítő összes csavarját ellenőrizni kell. A kábelek rögzítéséről is gondoskodjunk. A kábelkötéseket a modulok közö, valamint a kábelkötegeket a kábelcsatornákban lehet elhelyezni. A kábeleket a kábelcsatornákban a keresz artókon UVálló kábelkötözőkkel kell rögzíteni, hogy a lecsúszó hó a kábelezést ne károsítsa! 74. kép: A keresz artó sínek szerelése

189 188 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése Napelemek felszerelése lapostetőre A lapostetőkön történő állványszereléskor rendszerint egy modulsort függőleges elrendezésű modulokból egy keresz artó páron rögzítünk. A keresz artó párt ismét egy támasztó soron szereljük. A legtöbb támasz különböző beállíto dőlésszöggel kapható: 30 fokos a hálózathoz csatolt berendezések optimális éves dőlésszöge, a 45 fokot a sziget berendezéseknél a téli időszak kedvező kihasználására tervezik, a 20 fokos szöget a lapos dőlésszögű tetőkön az utólag felszerelt berendezések esetében alkalmazzák. A támasztó elemeken rögzítik a keresz artó profilokat. Minden két keresz artó profil rendszerint egy modulsort hordoz. A támasztók különböző fajtái lehetővé teszik a különböző ado ságokhoz való alkalmazkodást. A sortávolság meghatározásánál az árnyékolást ki kell küszöbölni! Szigetelt tető esetében csak a saját súlyuk által történő rögzítés lehetséges, vagy át kell fúrni a lapostető szigetelését. Ekkor különösen figyelni kell arra, hogy a támaszok ala puha alátétek legyenek elhelyezve, valamint kavics vagy más hasonlóan kemény dolog ne maradjon a támaszok ala, hogy a tető szigetelése ne sérüljön. Csavarozo szögtámasztók Csavarozo szögtámaszokat olyankor alkalmaznak, ha a berendezés közvetlenül a földre vagy a lapostetőn beton nehezékekre felcsavarozható. A csavarokat a keresz artó hornyaiba be kell tolni, a távolságokat megközelítően elosztani a támasztó tartóknak megfelelően. Ezután az első keresz artó darabot (az első csavarral kezdve) az első támasztékon lazán rögzítjük. Utána csavarról csavarra haladva a támasztékokon meg kell őket húzni, de először csak lazán. A keresz artókat az összekötőlappal az alsó részükön össze kell kötni; az alap szögtartón a kötés a támaszon történik. Kivitelezés szerint az összes keresz artó sínen a támasztékoknál minden öszszekötő csavart szilárdan meg kell húzni! Csak speciális, záró peremmel elláto anyákat lehet használni! A rendszer bekötéskor figyelni kell a villámvédelmi kötések meglétére is! Az állványt ado esetben a helyes pozícióba kell állítani! A tartószerkezeten az összes csavart szilárdan kell meghúzni! 75. kép: Zöltető támaszok

190 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 189 A zöldtető szögtámasztók a magasabb modulsík mia a zöld növényekkel beültete tetőkhöz alkalmazhatók. Vario Top rendszer A Vario Top rendszer lapostetős telepítéseknél (pl. iskolák, közösségi projektek stb.) használható. Ez lehetővé teszi egy támaszsoron modulrendszer szerelését fokos szögben 10 fokonként. A modulok maximális száma egy kapcsolt sorban modulmére ől függően modul, melyet lehetőleg ne lépjünk túl ez különösen fontos a szerkezetek hőtágulása mia. Szerelési és súlyozási lehetőségek A szerelési rendszer modul jellege mia lehetőség van többféle támaszték kombinált alkalmazására a különböző rögzítési lehetőségeket figyelembe véve. A legfontosabbakat az alábbiakban mutatjuk be. Kavicságytálca 76. kép: Napelemetartók súlyozása A súlyozó elemek alkalmazásával újabb tömegekkel terheljük meg a lapostetőket. A kavicságytámasz egy nagy tálca a helyszínen található kavicsréteggel megtöltve. A kavicságy feltöltése elő a terveze helyről el kell távolítani az egyéb szennyeződéseket (vigyázva, hogy a tetőhéjazatot semmi esetre sem szabad felsérteni!), és ado esetben védőfólát kell aláteríteni.

191 190 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 77. kép: Kavicságyas súlyozás Műanyag lapok Súlyozó elemek használatakor kiegészítő súlyokat helyezünk el a tetőn. A lapostetők teherbírása gyakran kerül a terhelhetőség határára a kavicsszórásos kavicságy használatával. A műanyag lap egy kedvező árú, de mégis elegendően stabil megoldást kínál a támasztó szerkezetek súlyozására a tetőn már meglévő kavicsszórásra. 78. kép: Műanyag lapok

192 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése Épülethomlokzaton történő szerelések Alapvetően kétféle szerelési esetet különböztetünk meg. Vertikális szerelésről beszélünk, ha a napelemes modulokat a fallal párhuzamosan egy bizonyos távolságra vagy közvetlenül a falra szerelik fel. 79. kép: Vertikális szerelés Felső üvegezésről akkor beszélünk, ha a modulokat egy meghatározo szögben, úgymond előtető szerkezetként szerelik fel, és a modulok ala i területre be lehet lépni. 80. kép: Felső üvegezés Mindkét módszer alapvető kockázata, hogy az üvegmodulok károsodnak, és a járókelők a lehulló üvegcserepek mia veszélyhelyzetbe kerülhetnek. I tehát fokozo an érvényes az óvatosság. Lényegtelen, hogy az üvegmodulok a saját hibájukból vagy szerelési hibából mennek tönkre (feszültség az üvegben, rossz szerelés, termikus feszültségek stb.) vagy törnek el. Hozzáférhető területen csak akkor engedélyeze a vertikális vagy felső üvegezés, ha a rögzí-

193 192 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése tő építmény tönkremenetelekor (beleértve a napelemes modult is) egyetlen üvegdarab sem hullik alá, amely a gyalogosokat veszélyeztethetné. Beépítési, alkalmazási példák Villamos szerelés Szigetüzemű rendszerek villamos szerelései A tisztán egyenáramú rendszerben a feszültség alacsony (12 V, 24 V, 48 V), éppen ezért a megfelelő teljesítmény elérése érdekében az áramerősség nagy (10-20 A). Egy egyszerű számítás alapján 48 V-os rendszerben 1 kw teljesítmény eléréséhez I = P/U, vagyis 1000 W/48 V=20,8 A szükséges. Ebből adódik, hogy az ilyen rendszerekben a kábeleknek nagy áramokat kell elviselni kis veszteség melle, ezért nagyobb keresztmetszetűt kell választani. A másik probléma, hogy az egyenáram polaritásfüggő, tehát a kábeleket színjelöléssel kell ellátni. Jellemző, hogy az ún. meleg színek (piros, narancs) jelölik a pozitívot, a hideg színek (kék, zöld, fekete) pedig a negatív polaritást. Ezen kívül fontos a kábelek tekintetében a széles hőmérséklet tartomány ( C), a nagyfokú UV-állóság, az Umax DC:1,8 kv, a kiváló mechanikai szilárdság, valamint az időjárás- és vegyszerállóság (só, pára, savas eső stb.).

194 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése kép: Napelem modulok bekötésére alkalmas kábel 1x4mm2 A kábelezés során ügyelni kell arra, hogy a napelemek egyenáramot termelnek, ha fény éri őket. Éppen ezért az elektromos bekötéseket úgy kell elvégezni, hogy a napelemek le legyenek takarva. Különösen érvényes ez a szabály az inverteres rendszerekben, hiszen ebben az esetben a napelemek soros kötése mia akár V is lehet az egyenáramú oldal feszültsége. A csatlakozásokat az erre a célra kialakíto csatlakozókkal kell elvégezni. A csatlakozókat krimpeléssel kell a vezetékek végére rögzíteni, majd rászerelni az MC4 csatlakozó védőburkolatát. 82. kép: Az MC4 csatlakozó (anya, apa) 83. kép: MC4 Y csatlakozó napelemek párhuzamos bekötéséhez A krimpelés (préselés) olyan elektromos kötés, mely a kellő mértékben szorítja rá a csatlakozót a sodro kábelre, biztosítva ezzel a megfelelő elektromos csatlakozást és a jó mechanikai szilárdságot.

195 194 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 84. kép: Krimpelő fogó A szigetüzemű napelemes rendszerek fő problémája, hogy ha nem süt a nap, nincs villamos energia, amikor pedig van elegendő napfény, nem minden előállíto energia kerül felhasználásra. Ebből a két tényből adódik, hogy valamilyen energiatárolóra van szükség ilyen rendszerek esetén. Jelenleg erre a különböző akkumulátorok alkalmasak, de fontos tudni, hogy mind éle artamuk, mind kapacitásuk korlátozo. Például ha egy akkumulátor névleges feszültsége 12 V, kapacitása 250 Ah, akkor a tárolt energia névleges értéke 3000 Wh. Ha a hagyományos ólomakkumulátort alkalmazzuk, akkor a rendszer feszültségétől függően kell sorba, párhuzamosan vagy vegyesen összekötnünk ábra: 12 V-os akkumulátorok soros kapcsolása, az eredő feszültség 24 V Az akkumulátorok azonban önkisülésük mia nem képesek a felve elektromos energiát maradéktalanul visszaadni. Ez az energiaveszteség akár 30% is lehet. Az akkumulátorokat töltésszabályzón keresztül kell a napelemes rendszerbe bekötni. A bekötése egyszerű, a helyes polaritásokra kell figyelni. A korszerű töltésszabályzók un. MPPT üzemmódban működnek. Az olyan töltésszabályozókat, amelyek képesek megkeresni a napelem maximális munkapontját (kinyerhető legnagyobb teljesítmény), maximális munkapont kereső eszköznek nevezzük, angolul Maximum Power Point Tracking (MPPT). 85. kép: Töltésszabályzó akkumulátoros rendszerekhez

196 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése 195 A szigetüzemű törpefeszültségű napelemes rendszereknél csak az erre a célra kialakíto csatlakozókat lehet használni. Fő jellemzőjük, hogy egyrészt megakadályozzák a polaritások felcserélését, másrészt csak az erre való fogyasztó csatlakoztatható a rendszerhez. 86. kép: 24 V-os dugalj és dugvilla Elektromos hálózathoz való csatlakozás Az eddigiekben ismertete szigetüzemű napelemes rendszer kiegészíthető olyan áramátalakítóval (inverterrel), mely a rendelkezésre álló egyenfeszültséget 230 V váltakozóárammá alakítja át. Ebben az esetben lehetőség van 240 V-os berendezések üzemeltetésére. Természetesen a teljesítményviszonyokat figyelembe kell venni. Lényeges különbség azonban, hogy a DC oldal feszültsége lényegesen magasabb (akár 800 V is) lehet, mint a szigetüzemű rendszereké, ezért fokozo an ügyeljünk a DC oldal villamos szerelésénél, tartsuk be a már fent említe szabályokat. Az inverter beépítésénél ügyelni kell arra, hogy jól szellőző helyre szereljük, illetve gondoskodni kell az érintésvédelemről. Természetesen az AC oldal bekötését az erre a célra gyárto, megfelelő ke ős szigetelésű kábelekkel kell elvégezni. A korszerű inverterekbe már integráltak sok funkciót, mint például az MPPT üzemmódot, az intelligens töltésvezérlést, generátor fogadását és vezérlését annak érdekében, hogy a teljes szünetmentesség biztosítva legyen. 87. kép: Inverter

197 196 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése Az inverterek egy másik fajtája a hálózatra visszatáplálás üzemmóddal rendelkező. Ilyenkor nem szigetüzemben működik a napelemes rendszer, hanem a megtermelt villamos energiát visszatápláljuk az elektromos hálózatba, s ezt a mennyiséget mérőórával mérjük. Természetesen a visszatáplálás csak akkor történik, amikor süt a nap s a napelemek energiát termelnek. Az ilyen rendszerek előnye, hogy nincs szükség gondozást igénylő akkumulátorokra, hiszen a szünetmentesség a hálózatról megoldo. Az üzemeltető szempontjából a hasznot a villamos hálózatba visszatáplált energia átvételi ára jelenti, csökkentve ezzel az épület energiafelhasználási költségét. Maximális DC teljesítmény (W) 2520 Max. bemeneti feszültség (V) 750 Max. bemeneti áram (A) 15 Min. bemeneti feszültség (V) 125 Startfeszültség (V) 150 Névleges bemeneti feszültség (V) 400 MPP feszültségtartomány (V) DC bemenetek száma (db) 2 Névleges AC teljesítmény (W) 4600 Max. kimeneti áram (A) 22 Hálózatra kapcsolódás 1-NPE 230 V Min. kimeneti feszültség (V) 180 Max. kimeneti feszültség (V) 280 Méretek (szélességxmagasságx mélység) 490x519x185 mm Súly (kg) 26 Véde ség IP65 Inverter koncepció Transzformátor nélküli Hűtés Léghűtés Könyező levegő hőmérséklete ( o C) -85 Megengede páratartalom (%) 100% Zajhatás (db) táblázat: Hálózatra visszatápláló inverter (Sunny Boy TL) legfontosabb műszaki adatai A visszatáplálást engedélyeztetni kell, melyről bővebb információ található: h p://

198 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése Beüzemelés A kiépíte rendszert ellenőrizni kell átadás elő, erre különböző mérőeszközök állnak rendelkezésre. Az alábbiakban egy többfunkciós műszert mutatunk be. Többfunkciós műszer PV (PhotoVoltaic, napelemem) telepítések biztonságának, paramétereinek és funkcióinak ellenőrzéséhez A többfunkciós PV CHECK a napelemes rendszerek, valamint a modulok működésének gyors és biztonságos ellenőrzését teszi lehetővé. A készülékkel ellenőrizhető a védővezetők és azok csatlakozásainak folytonossága, valamint elvégezhető egy modul vagy napelem szigetelésvizsgálata. 88. kép: Napelemes rendszerek ellenőrzésére alkalmas PV CHEK kombinált műszer Funkciók: napelem-telepítések érintésvédelmi ellenőrzése; védővezetők (és csatlakozó részek) folytonosságvizsgálata 200 ma-rel; szigetelésvizsgálat 250, 500, 1000 V DC feszültséggel; DC feszültség-, áram- és teljesítménymérés; napsugárzásmérés [W/m 2 ] referenciacellával; környezeti és modulhőmérséklet mérése PT1000 érzékelővel; SOLAR-02: távadó egység napsugárzás és hőmérséklet méréséhez (RF kommunikáció); PV telepítés paramétereinek (DC oldal) gyűjtése beállítható integrálási periódussal IP (5 s 60 perc); PDC kompenzáció a környezeti és modulhőmérséklet figyelembe vételével; összefüggések alkalmazása a DC hatásfok maximalizálásához; mérések kiértékelése (OK/NO JÓ/NEM-JÓ); a PV sztring működésének ellenőrzése; kapocsfeszültség mérése 1000 V DC-ig; rövidzárlati áram mérése 10 A DC-ig; hőmérsékletmérés automatikus vagy PT1000 érzékelővel; napsugárzásmérés [W/m 2 ] referenciacellával; mechanikai dőlésmérő a napsugárzás beesési szögének ellenőrzéséhez; összehasonlítás a szabványos feltételekkel (STC 1000 W/m 2, 25 C);

199 198 Napelemrendszerek kiépítése, üzemeltetése ellenőrzések kiértékelése (OK/NO JÓ/NEM-JÓ); Max. 30 különböző típusú napelem modul adatbázis; belső memória a mérési eredmények tárolásához; optikailag leválaszto USB port PC-hez történő csatlakoztatáshoz; segítség (Help) a kijelzőn Gondozás, karbantartás A beüzemelés után a napelemes rendszerek karbantartást nem igényelnek. A napelemek felületének szennyeződése viszont csökkenti a megtermelt villamos energiát, ezért ilyen esetekben távolítsuk el a szennyeződést. A napelemek felülete üveg, fokozo an ügyeljünk a tisztítására, hiszen törékeny dologról van szó ábra: Napelem szerkezete

200 Szélenergia hasznosítása Szélenergia hasznosítása 8.1. Bevezetés A szélkerék a levegő mozgási energiáját mechanikai energiává alakítja át, melyet egy generátor forgatására használunk. A levegő mozgási energiája a tömegéből és a sebességéből adódik. Minél nagyobb a szélkerék átmérője, annál nagyobb légtömeg hat a kerékre, és minél nagyobb a szélsebesség, annál nagyobb mozgási energiával rendelkezik ez a légtömeg. A szél időben változó erősségű energiaforrás, ezért nagy jelentősége van a helyszínen végzendő szélméréseknek, és a kapo eredmények megfelelő kiértékelésének. Szélgépet csak olyan helyen érdemes telepíteni, melynek környezeti viszonyai és domborzati fekvése megfelelő a szélenergia kinyerésére, hiszen a domborzat és a különböző tereptárgyak nagymértékben befolyásolják a szél áramlási képét. Szükséges tehát helyi szélsebesség- és szélirányméréseket végezni, s a mérési eredményeket kiértékelni. Az így kapo eredmények már kellő információval szolgálnak a berendezések üzemeltetéséhez is ábra: Statisztikai meteorológiai széltérkép 10 méteren (éves átlagsebesség) A szélerőműveket általában kétféle módon üzemeltetik: szigetüzemben, azaz a termelt villamos energiát saját célra, a közcélú elosztóhálóza ól függetlenül hasznosítják; a villamosáram-hálózatra kapcsolva, azaz a villamos áramot közcélú elosztóhálózatra ju atva. A hálózati csatlakozásnál folyamatosan ellenőrizni kell az előállíto feszültséget, áramerősséget, frekvenciát. Ha bármely paraméter a megengede határokon kívüli értéket vesz fel, a szabályozás a berendezést lekapcsolja a hálózatról.

201 200 Szélenergia hasznosítása 8.2. Szélerőmű felépítése Az alábbi ábra a szélerőmű általános felépítését mutatja ábra: Szélerőmű felépítése A szélgenerátorok felépítése a következő főbb egységekből tevődik össze: szárnylapát, mely változatos kivitelű lehet; állítható lapátkerékagy; a generátorházban (gondolában) található a főtengely, illetve az erre szerelt szerelvények, csapágyak. Szintén i vannak a generátor, a hajtómű, a fékberendezések, a villamos vezérlés. A generátorház ala található a forgatórendszer, amely a generátor szélirányba állását teszi lehetővé. Az egész rendszer egy alapozo területen felállíto tartószerkezetre van helyezve. A villamos csatlakozások rendszerint az oszlop alján kapnak helyet. A szélerőmű működési elve Elöl, a szélerőmű-berendezés forgó gondoláján találhatók a rotorlapátok (forgószárnyak), melyek állandóan a szél felé fordulnak, lapátszögük állítható. Ezek a rotorlapátok fogják be a szél mozgási energiájá, melytől forgásba lendülnek. A forgó rotorlapátok meghajtanak egy tengelyt, ami a gondola hátuljában levő generátort forgatja, és a rotációs energiát elektromos energiává alakítja. A szélerőmű gondoláján belül többek közö egy fékrendszer is van, hogy a rotorokat le lehessen állítani túl erős vagy gyenge szél esetén, illetve a karbantartás idejére. A generátor által termelt elektromos áramot a tornyon keresztül az áramhálózatba táplálják ábra: Szélerőmű belső felépítése

202 Szélenergia hasznosítása 201 A szélerőmű egy önszabályozó rendszer, mely bizonyos határok közö az optimális hatásfok elérésére törekszik. Szabályozási mechanizmusa a következő: a szélirány-érzékelő alapján a pozicionáló rendszer szélirányba fordítja a szélkereket (3). A szél forgatónyomatékot hoz létre a szélkerék főtengelyén (4), majd a szélsebesség függvényében az elektronika beállítja a megfelelő lapátszöget (1). A főtengely (4) a sebességváltón keresztül (6) megforgatja a villamos generátort (5). Ha megváltozik a szél iránya vagy sebessége, a szabályzórendszer módosítja a 115. ábra: Szélkerék szabályozási mechanzizmua beállításokat annak érdekében, hogy a főtengely forgása állandó maradjon. Természetesem túl nagy vagy túl kicsi szélsebességnél le kell állítani a szélerőművet, melyről szintén a vezérlőautomatika gondoskodik Szélturbinák méretezése, elhelyezése A szélerőmű telepítésének főbb szempontjai Szélviszonyok: állandóan nagy erősségű szelek; helyi mérések (min év klimatológiai adatai). Környezeti szempontok: széles nyílt terület, mely akadályoktól, érdességi elemektől mentes; talajviszonyok statikai szempontból. Műszaki szempontok: utak; hálózati csatlakozás (10-30 kv vezeték). Környezetvédelmi szempontok: zajhatás; árnyékhatás; madárvonulási útvonal stb Szigetüzemű rendszerek villamos szerelései A szélenergiát hasznosító szigetüzemű rendszerek villamos szerelése megegyezik a napelemes szigetüzemű rendszerekével, azzal a különbséggel, hogy speciálisan szélgenerátorokhoz alkalmazható töltésvezérlőt kell használni. Az alábbiakban egy a kereskedelemben kapható komplex rendszer adatait ismertetjük.

203 202 Szélenergia hasznosítása 89. kép: Szigetüzemű szélgenerátor töltésvezérlővel és napelemmel Szélkerék Maximális teljesítmény: 500 W Névleges teljesítmény: 400 W Feszültség váltóáram, 12 V 3 fázisú váltóáram Rotorforgáshoz szükséges szélsebesség: 3 m/s Maximális szélsebesség: 45 m/s A névleges teljesítmény leadása: 12,5 m/s Lapátok száma: 3 Rotor átmérő: 132 cm Rotor anyaga: Poliamid 30% üvegszállal! Maximális zajterhelés: csak 35 db Önsúly: 4,5 kg Napelem Méret: (H x Sz x Ma) 1480 x 675 x 35mm Feszültség névleges teljesítménynél: Vpmax: 18,5 V Üresjárati feszültség: Voc 22,32 V Teljesítmény: 150 Wp Névleges áram: 8,15 A Rövid zár áram: 8,64 A Működési tartomány: By-Pass Dióda 16 Amper Biztonsági üveg: 3,2 mm Súly: 12 kg

204 Szélenergia hasznosítása 203 Töltésszabályozó Bemenet: 12 V AC 3 fázisú max. 500 W szélkerék számára + 12 V DC egyenáram max. 150 W napelem számára Kimenet: 12 V DC egyenáram Ajánlo akkumulátor: Ah, de minimum 100 Ah! Beépíte töltésszabályozó, amely feltöltö akkumulátornál vagy túlzo szélsebességnél fékezi a szélkereket. Méret: 16 x 12 x 6 cm, fémházas kivitel hűtőbordákkal 8.5. Elektromos hálózathoz való csatlakozás A hálózati üzem minden előírt feltételét gazdaságosan csak a nagyteljesítményű szélerőművekkel lehet teljesíteni. A beruházási költségek kb. 100 kw fele i teljesítménynél teszik lehetővé a gazdaságos hálózati üzemet. A ma telepíte villamos szélerőművek a több száz kw-os teljesítménytől az 1-4 MW-ig terjednek. A rotorok nagy átmérője mia (20-80 m) a rotor fordulatszám alacsony (20-60 percenként), ezért a rotor és a generátor közé fordulatszám-növelő hajtóművet kell beiktatni. A szélerőmű két, egymástól független fékberendezéssel van ellátva. A rotortengelyre ható fék a szabályos leállításra használható, a második, biztonsági fék vészhelyzetben lép működésbe a generátor tengelyét fékezve. A vezérlést a szélerőmű mikroprocesszora látja el speciális vezérlő és adatgyűjtő programja segítségével. Mivel a vezérlés folyamatos energiaellátást igényel, a nagy szélerőművek csak villamos hálózathoz kapcsolva képesek működni ábra: Szélgenerátor elektromos hálózathoz kapcsolásának blokkvázlata

205 204 Szélenergia hasznosítása 8.6. A szél tulajdonságainak mérése műszerekkel A megfelelő szélgép kiválasztásához, a telepítés tervezéséhez, a szél energiatartalmának megállapításához feltétlenül szükséges a szélmérés. Fontos szempont a szél keletkezésének idejét, erősségét és tartósságát mérésekkel alátámasztani, így meghatározható a kinyerhető szélenergia. Egy mérőrendszer és egy adatrögzítő segítségével legalább méteres magasságban, minimum 1 hónapon keresztül felve adatok alapján kiszámolható a szeles órák száma. Amiből következtetni lehet a termelhető energia mennyiségére. A szélmérő (anemométer) a szél sebességének mérésére szolgáló meteorológiai műszer. Két fontosabb változata van: a kanalas és a légcsavaros szélmérő. Míg a kanalas szélmérőnél az irányjelző ala egy kis tengelyen helyezkedik el 3 kanál, addig a légcsavaros megoldásnál az irányjelző orrán vagy ala a egy kisebb légcsavar helyezkedik el. 90. kép: Kanalas szélsebesség- 91. kép: Légcsavaros szélsebességés széliránymérő és széliránymérő

206 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 9.1. Napkollektorok típusai 92. kép: Úszómedence abszorber 93. kép: Sík kollektor 94. kép: Vákuumcsöves kollektor 95. kép: Levegő kollektor 9.2. Melegvizet termelő napkollektoros rendszerek Gravitációs kialakítású rendszer A gravitációs rendszer arra az egyszerű elvre épül, hogy a melegebb folyadék felfelé áramlik. Ezért alapszabály, hogy a kollektor fejrésze fele kell elhelyezkednie a tartálynak. A napsütés hatására a kollektorban természetes áramlás indul meg, a legmelegebb folyadék kerül a hőcserélőbe, ahol átadja hőjét a tárolóban levő víznek, majd lehűlve visszaáramlik a kollektorba. A tároló a gravitációs rendszerben magasan helyezkedik el, lehetőség szerint a tető belső oldalára, a padláson vagy tetőtérben jelöljük ki a helyét. Természetesen a helyi ado ságoktól függően bárhová helyezhetjük, ahol a szintkülönbséget, illetve a csövek szükséges mértékű, folyamatos emelkedését biztosítani tudjuk. Folyamatosan és lehetőség szerint egyenletesen emelkednie kell felfelé, és a tetőpon ól lejtenie lefelé. Ellenkező esetben a gravitációs áramlást akadályozzuk. Flexibilis csővel történő szerelésnél ez különös gondosságot igényel!

207 206 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 117. ábra: Gravitációs napkollektoros rendszer A rendszer zárt, a kollektor körét a szokásos glikolos oldat helye etil-alkohollal (hígítatlan denaturált szesszel) ajánlo feltölteni. Az alkohol azonos menynyiségű napsütés melle magasabb hőmérsékletet képes elérni, így alkalmasabb hőközvetítő közeg. Négyszer nagyobb áramlási sebességet tud elérni a vízhez képest. A glikollal ellentétben nem tud besűrűsödni, elhasználódni ( beleégni ) a csövekbe, de megfagyni sem fog -112 C-ig. Nem kell ősszel a rendszert leereszteni, a folyadékot cserélni. A kollektor körét alkotó vezetékeknek lehetőség szerint forraszto aknak és tökéletesen légteleníte nek kell lenniük. Hideg állapotban a rendszerben vákuum keletkezhet, ezt az illesztéseknek el kell bírniuk. A forrasztások mia az ajánlo alapanyag a vízszerelésben szokásos rézcső, amelyet valamilyen hő- és napfényálló szigeteléssel kell ellátni. A tárolóba tartó melegoldali vezetéket minden esetben szigetelni kell, amennyire csak lehet. A vezetékek javasolt belső átmérője min. 10 mm, pl. a 18 mm-es rézcső vagy a ½ -os acélcső megfelelő. Kényszerkeringtetésű rendszer A felve hőenergiát keringetősziva yú segítségével szállítják a kollektortól a használatimelegvíz-tárolóba, ahol leadja energiáját egy belső hőcserélőn keresztül. A használati melegvíz felmelegedése i folyamatosan és állandóan történik, lassan emelkedő hőmérsékletekkel. Ez azt jelenti, hogy a használatimelegvíztartály egész térfogata lassan felmelegedik, és csak a szolárrendszer hosszabb futamideje ala éri el a használati melegvíz a hasznos hőmérsékletét (kb. 45 C) ábra: Kényszerkeringetésű napkollektoros rendszer

208 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Fűtésre használt napkollektoros rendszerek A teljesen vagy részlegesen a napenergia hasznosítására alapozo fűtésnek mindenesetre előfeltétele, hogy az épületnek igen magas színvonalú hőszigetelése legyen, azaz, hogy az 1 m 2 lakóterületre eső fűtési energiaigény ne haladja meg az 50 kwh-t. További előfeltétel a nagy felületen eloszto, célszerűen padló- vagy falfűtés alkalmazása. Ha a m 2 nagyságú kollektorfelületeket olyan puffertárolókkal (1-5 m 3 ) kombináljuk, amelyek képesek a hőt néhány órán (éjszaka) vagy napon át tárolni, akkor így a fűtési igényeknek akár 50%-át is fedezni tudjuk ábra: Napkollektoros rendszer kiegészítő fűtésre és használati melegvíz előállítására 9.4. Melegvizet előállító napkollektoros rendszerek méretezése Melegvízigény A használati melegvizet szolgáltató napkollektoros berendezés méretezése szempontjából a háztartásban várható melegvízigénynek van döntő jelentősége. Ez azonban a felhasználók szokásaitól függ. Ha például a család tagjai inkább zuhanyozni szeretnek, a napi melegvíz-igény lényegesen kisebb, mint ha kádban fürdenének. Az alábbi táblázatok segítségével a napi melegvízigény megbecsülhető. Megnevezés Melegvízigény, liter Hőmérséklet, o C Mosogatás személyenként és naponta Kézmosás Hajmosás Zuhanyozás Kádfürdő normál kádban Kádfürdő nagyméretű kádban táblázat: Melegvízigény becslése

209 208 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Tároló térfogata Ha ismerjük a napi melegvíz-igényt, akkor ezzel a tároló térfogatát is meghatározhatjuk. Melegvizet szolgáltató berendezéseknél a tároló térfogata a napi szükséglet 2-2,5-szöröse legyen, hogy egyrészt fedezni lehessen a fogyasztásban jelentkező csúcsokat, másrészt a napsütésben szegényebb napokat is áthidalhassuk. Mintapélda: Ha egy személy melegvíz-igénye 50 liter (45 C), akkor egy négyszemélyes háztartás napi szükséglete 200 liter melegvíz. A szükséges tároló térfogata így: Vt = 2,5 x 200 liter = 500 liter. Hőcserélők A használati melegvíz készítésére szolgáló és egész évben üzemeltete napkollektoros berendezésekben a hőhordozó közeg (víz és fagyálló folyadék keveréke) áramoltatását, valamint a használativíz-körfolyamatot hőcserélő közbeiktatásával szükségképpen el kell különíteni egymástól. A hőcserélő méretezésére különös gondot kell fordítani, mivel a ól jelentős mértékben függ a létesítmény teljesítőképessége. A hőcserélő megválasztása ezenkívül szorosan összefügg a tároló kiválasztásával. A hőcserélők méretezésének irányelveit a 15. táblázat tartalmazza. A családi házakhoz használatos, egyszerű napkollektoros berendezéseknél célszerűen belső hőcserélőket, azaz sima vagy bordázo csövű hőcserélőket alkalmaznak. Napi melegvízigény, liter Hőcserélő, m , , ,6 35. táblázat: Hőcsrélő méretmeghatározása Szükséges kollektorfelület számítása Déli tájolást feltételezve: Kollektortípus kiválasztása Napi melegvízigény, liter Kollektorfelület, m táblázat: Kollektorfelület meghatározása A helyes döntés meghozatalához tudni kell, hogy mire szeretnénk használni a napkollektort.

210 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 209 Hatásfok A használati melegvíz hőmérsékletének tartományában (45-50 C) éves szinten a vákuumcsöves kollektoroknak valamivel jobb a hatásfoka. A vákuumcsövek henger alakja mia a nap függőlegesen éri az üveg felületét szinte egész nap, reggeltől késő délutánig jó a hőhozam. A síkkollektor viszont csak magas napállásnál nyújt csúcsteljesítményt, vagyis jellemzően nyáron és a déli órákban. Másrészről a vákuum meggátolja a hő elvesztését a cső belsejéből, aminek közszönhetően a szélnek és a hideg hőmérsékletnek sokkal kisebb hatása van egy vákuumcsöves kollektorra, amely a szűrt fényt is jobban hasznosítja. Összességében tehát nyári használatra a sík, télire a vákuumcsöves kollektor az optimális. Telepítés, tájolás A vákuumcsöves kollektorok telepítése könnyebb, az is igaz ugyanakkor, hogy a csövek sérülékenyek és rövidebb az éle artamuk, mint a síkkollektoroké. Ez főként abból adódik, hogy fennáll a vákuum elszökésének lehetősége. A vákuumcsöves kollektornak viszont megvan az a jó tulajdonsága, hogy a csövek elforgathatóak, vagyis kis mértékben korrigálni lehet az előnytelen tájolást. Tagolt tetőfelületre a síkkollektor lehet megoldás, ebből ugyanis léteznek kisebb méretek is. Költség A vákuumcsöves kollektor több mint kétszer annyiba kerül, mint egy azonos teljesítményű síkkollektor. Kollektorok felállítási helye, iránya, dőlésszöge A kollektorok elhelyezésére leggyakrabban a tetőfelület kínálkozik. Ha valamilyen ok mia nem lehet a tetőre szerelni, akkor a kollektorokat a ház közelében egy állványra illesztve vagy egy lapostetőn is felállíthatjuk. Azt azonban mindig tartsuk szem elő, hogy a tárolóba menő és onnan kijövő csővezetékek minél rövidebbek legyenek. Napkollektorok elhelyezésére leginkábban a déli tájolású felületek felelnek meg. A keleti vagy nyugati irányú, max. 45 -os eltérés még megengedhető, mert ez a hőnyerést nem befolyásolja jelentősen. Emelle az ideális déli tájolástól és a tető legkedvezőbb hajlásszögétől való eltérést bizonyos határok közö ellensúlyozni lehet egy némileg nagyobb kollektorfelüle el. Ügyeljünk arra is, hogy a kollektorok az egész év folyamán ne kerüljenek fák vagy épületek árnyékába. Egy napkollektoros berendezés hatásfoka még a ól is függ, hogy a napkollektor milyen szögben áll a Naphoz képest. A legnagyobb energianyerésre akkor számíthatunk, ha a kollektor a Napra mindig merőlegesen helyezkedik el. A kollektoroknak ez az optimális dőlése azonban az évszakoktól függően változó, hiszen a Nap nyáron magasabban jár, mint télen. Egy déli tájolású felületen a nyári félévben a legnagyobb energiakihozatalt os dőlésnél érjük el. A téli

211 210 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése hónapokban ezzel szemben a legkedvezőbb szög kb. 60 lenne. Az egész évben melegvíz előállítására használt kollektorok ideális felállítási szöge a mi földrajzi szélességi köreink mentén 45. Ez a szög azért is előnyös, mert a kollektorok éppen az átmeneti időszakban optimális irányban fordulnak a Nap felé. Nyáron ez a helyzet kissé hátrányos, azonban ekkor a napsugárzásból többnyire egyébként is túlkínálatunk van, és ezért a hatásfok csekély mértékű romlását el lehet hanyagolni. Általánosan érvényes, hogy a napkollektoros berendezésekkel akkor lehet évesüzem esetén a legkedvezőbb energiakihozatalokat elérni, ha a kollektoroknak a dőlési szöge közö van. Csőkeresztmetszetek 120. ábra: Napkollektor tájolásának hatása a hatásfokra A melegvizet termelő napkollektoros berendezések primer körében főképpen rézcsöveket alkalmazunk. Ezek megmunkálása egyszerű, és berendezések ezreiben jól beváltak. Műanyag csöveket nem használhatunk, mert a hőmérsékletállóságuk nem megfelelő. Nem alkalmasak a horganyozo acélcsövek sem, ezeknél a hőhordozó közeg (víz és fagyálló folyadék keveréke) korróziós problémákat okoz. Kollektorfelület m 2 Csőátmérő, ha a vezetékhossz max. 20 m Csőátmérő, ha a vezetékhossz m táblázat: Csőátmérő meghatározása 9.5. Kollektorok felszerelése A leggyakrabban megvalósíto napkollektor-telepítés az, amikor a kollektort a tetőre illesztik fel. A tetőintegráció a napkollektorok esetében alapvetően a tetőbe való beintegrálást jelenti. A következőkben a napenergiás rendszerek tetőre való integrálásának különböző eseteit írjuk le.

212 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 211 Felszerelés tetőre A tetőre szerelést leginkább az egy- és kétcsaládos házaknál alkalmazzák. Az újonnan építe házaknál vagy tetőjavításoknál inkább a tetőbe integrálást alkalmazzák, míg a kollektor tetőre szerelését leginkább a meglévő épületek esetében használják. A tetőre szerelés egyszerű, és a sík, valamint a vákuumcsöves kollektorok számára egyaránt használható. A tetőre szereléskor a kollektorokat a tetővel párhuzamos rögzítő pontokon vagy rögzítő síneken, a tulajdonképpeni tetőhéjazaton kell rögzíteni (lsd. 65. kép). A tartópontokat a cseréppel fede tetőkön úgyneveze tetőhorgokkal vagy szarufahorgonyokkal kell kialakítani, amik a szarufákra, talpszelemenekre, álló illesztékre vagy hasonló tartószerkezetre kerülnek felrögzítésre. Az első rögzítőket úgy alakítják ki, hogy a két sor cserép vagy zsindely közé a tetőlécre akasztható legyen. Ezeken a szarufahorgonyokon szerelősínek vannak acélból, alumíniumból vagy nemesacélból felszerelve, amiken aztán a kollektorház támaszkodik. 96. kép: Kollektor betöltő vezetékének elvezetése egy szellőztető cserépidomon keresztül A külső hatások, mint eső, hó és állatok ellen is védeni kell, illetve ellenállónak kell lennie. A tető vízelvezetése a magasabban fekvő tetőrészeken akadálytalanul a kollektor ala megtörténik. A kollektormezőről kiinduló csöveket a tető ala vezetik el. Más tetőanyagok esetén (pl. hullámpala) a tetőhéjazatot szerelősínnel kell ellátni, amin a kollektorokat rögzíthetjük, és a kollektornak a rendszerhez történő kapcsolódása (előremenő és visszatérő) érdekében át kell fúrni. Ezek az átfúrások azt a veszélyt rejtik magukban, hogy a tetőhéjazat tömíte sége megszűnik; emia nagy körültekintéssel kell eljárni. Kollektorszerelés állványszerkezeten Leginkább a városi környezetben elterjedt emeletes, lapostetős lakóépületek esetén alkalmazzák az állványon elhelyeze kollektorokat. A tetőhöz integrált kollektorokkal összehasonlítva a tetőre szerelt kollektor az időjárásnak minden oldalról ki van téve, ami ennek megfelelő tartószerkezet építését igényli. Költségeit tekintve a tetőbe és a tetőre integrált kollektorok kö-

213 212 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése zö nincs nagy különbség. A többletköltséget a kollektort hordozó szerkezet és az összekötő vezetékek időjárásálló kivitelezése okozza. 97. kép: Lapostetőre szerelt napkollektorok Az állványzat elhelyezésekkor, illetve rögzítésekor a megfelelő szélterheléseket kell figyelembe venni. A tetőre integrált és a szabadon elhelyeze kollektoroknál a szélerők (szélszívás és szélnyomás) minden égtáj felől jelentkezhetnek. 98. kép: Minden támasztó elem közvetlenül á öri a lapostető szigetelő rétegét. A számos tömítési hely és a magas tömítetlenségi kockázat mia ezt a rögzítési módot nem alkalmazzák. Amennyiben a kollektort közvetlenül a lapos tető szerkezetével kötik össze, a födémszigetelést csak néhány helyen kell á örni. Ezek az á örések azonban megnövelik a szerelési költségeket, és megnövelik a kockázatot, tekinte el a tömítetlen helyekre. Egy másik módja a szélbiztos kollektor felállványozásának a nagy tömegű alapon való rögzítés, nagy saját tömeggel. Rendszerint i betonlábazatot használnak amit daruval tesznek fel a tetőre, mely a kollektor rögzítéséhez szolgál alapul. Ekkor a lapostető szigetelő rétegét nem kell á örni, de az épületszerkezet statikájának a kiegészítő terhelést el kell bírnia. Lapostető esetén ha egy bádogburkolás veszi át az időjárás elleni védelmet, akkor fennáll a lehetősége annak, hogy megfelelő szorító profilokkal álló hajtásokhoz (falcokhoz) rögzítsük a kollektor támasztó szerkezeteit.

214 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése kép: A kollektor támasztó szerkezetének rögzítése két, hosszában vezete sorban történik betonlábaza al, megfelelő önsúllyal 100. kép: A támasztó szerkezet a tető bádogfedésének hajtásaihoz (falcaihoz) van rögzítve További fontos szempont a lapostetőre történő állványozáskor, emeletes ház építésekor a kollektorok kölcsönös beárnyékolásának problematikája. Alapvetően a napkollektorok dőlésszögét a napenergia maximális kihasználásának kell meghatároznia (akár a melegvíz, akár a fűtésrásegítés érdekében). Nem mindig lehet az optimális dőlésszöget alkalmazni, mert a kollektoroknak meredek állásban kell lenni. Így rövidebb az árnyékuk, ezért jobban ki lehet használni a rendelkezésre álló helyet. Beépítés a tetőbe Ebben az esetben a kollektort a meglévő tetőszerkezetbe építik be, és egyú al az időjárás elleni védelem szerepét is átveszi a beépíte kollektor. Az iparilag előállíto nagyfelületű kollektorok elhelyezésére alapvetően darus szerelés szükséges. Néhány kivitelezésnél az előregyártás célszerű (költségmegtakarítás), hiszen a sorozatban legyárto tetőelemeket (tetőszerkezet, hőszigetelés, kollektor) már csak oda kell vinni az építkezésre. Az egyes kollektorelemek hidraulikus kötései, valamint a fő vezetékek kiépítése már az időjárástól véde tetőtérben történik.

215 214 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 101. kép: Komple tetőelem daruval történő felszerelése az összes tetőelemmel és a kollektorokkal együ A nagyfelületű kollektorok melle kisebb kollektorelemeket (családi házak esetében) is lehet tetőbe integráltan felhasználni. Ezeket a nyito tetőfelszínre irögzítik és bádogos munkákkal oldják meg a tető szigetelését kép: Tető beépíte kollektorral, bádogos munkák elő és után

216 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Napkollektoros rendszerek szerelvényei Sziva yúmodul Az előreszerelt modulok alkalmazása a berendezés felszerelését jelentősen leegyszerűsíti, ha azt akár az építkező maga végzi, akár szerelővel végezteti el. A modul az üzemeltetéshez szükséges szerkezeti egységeket, azaz a keringtetősziva yút, az elzáró-, töltő- és ürítőcsapokat, a visszacsapó szelepet, a biztonságtechnikai egységeket, azaz a biztonsági szelepet és a tágulási tartályt, továbbá az előremenő és visszatérő ágba kerülő két hőmérőt tartalmazza. Az üzemi nyomást nyomásmérővel (manométer) ellenőrizzük. Fontos, hogy az összes alkalmazo szerkezeti egység legyen alkalmas a napkollektoros berendezésben várható maximális üzemi hőmérsékletek (akár 200 C) elviselésére. A modul az előregyártás során annyira előkészíthető, hogy a berendezés helyszíni szerelésekor már csak a tágulási tartályt kell a helyére tenni, és a modulba menő vezetékek rézcsöveit kell beforrasztani. Felépítése 103. kép: A 2 utas szolárállomás 1 -os és ¾ -os csatlakozású (180 mm) szolár keringetősziva yúval Visszatérő kör részei: átfolyásmérő leválasztható feltöltő és leeresztő szeleppel; szolár keringetősziva yú MOLEX csatlakozással; karimás 3 utas golyóscsap (DN20) visszacsapó szeleppel; 0 ºC 120 ºC közö i méréshatárral rendelkező hőmérővel (kék); biztonsági szelep (6 bar), nyomásmérő (Ø50 mm 0-10 bar), ¾ -os külső csatlakozó a tágulási tartályhoz. Előremenő kör részei: karimás 3 utas golyóscsap (DN20) visszacsapó szeleppel; 0 ºC 120 ºC közö i méréshatárral rendelkező hőmérővel (piros), speciálisan kialakíto kézi légtelenítő, átkötőcső csatlakozással.

217 216 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Közép távolság 125 mm. EPP szigetelődoboz (méretek: 277 x 425 x 150). A hátlap speciális kialakítása gyors és egyszerű szerelést tesz lehetővé falra vagy akár a szolártartály szigetelésére. Külső csatlakozások: ¾ -os vagy 1 -os menet. Keringetősziva yú Arra kell törekednünk, hogy a hőhordozó folyadék áramlását úgy állítsuk be, hogy a kollektor üzemi hőmérséklete csak 5 C értékkel legyen nagyobb, mint a hőcserélő környezetében elhelyeze tároló hőmérséklete. Ha a térfogatáram, vagyis a hőhordozó közeg áramlási sebessége túl kicsi, akkor a kollektor hőmérséklete nagyon magas lesz. Viszont ha a térfogatáramot túl nagyra választjuk, akkor túl sok energiát kell fordítanunk a sziva yú tápellátására. A tervezéskor arra törekedjünk, hogy a kollektorfelületre eső térfogatáram kb l/h legyen négyzetméterenként. Kis berendezésekhez melyek kollektorfelülete maximum 12 m 2, csővezetékeinek hossza pedig maximum 50 m alkalmazhatók pl. a GRUNDFOS UPS típusú, változtatható fordulatszámú (háromfokozatú) kis keringtetősziva yúi. A fordulatszám beállíthatósága folytán pontosabban hozzá lehet igazítani a sziva yút a ténylegesen szükséges folyadékáramoltatási igényhez. Visszacsapószelep 104. kép: GRUNDFOS keringetősziva yú Ha a napkollektorban kisebb a hőmérséklet, mint a tárolóban, akkor a hőmérséklet-különbségből adódó sűrűségkülönbség következtében a folyadék a hőcserélőből a visszatérő vezetéken a kollektor felé kezd áramlani, majd o lehűlve az előremenő vezetéken visszajut a hőcserélőbe. Ekkor a folyadékáramlás a keringtetősziva yú szállítási irányával ellentétes lesz. Ez a jelenség egyetlen éjszaka ala képes teljesen lehűteni a tárolót. Ezért kell a kollektorkörbe egy gravitációs féket, vagyis visszacsapószelepet beépíteni kép: Visszacsapószelep

218 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 217 Tágulási tartály A napkollektoros körfolyamatban alkalmazo hőhordozó közeg a hőmérséklet növekedésével kitágul, ezért tágulási tartály beépítésére van szükség. A tágulási tartály bizonyos mennyiségű folyadék tárolása melle felveszi a rendszerből a hőtágulás következtében vagy a kollektorban meginduló gőzképződés mia kiszoruló folyadékot. A tágulási tartályt egy gumimembrán két részre osztja. Az egyik részt levegő tölti ki. Ezt hideg állapotban előnyomás alá kell helyezni, ami kb. 0,5 bárral kisebb, mint a berendezés üzemi nyomása. Feladat: 106. kép: Tágulási tartály fényképe és működése Ellenőrizze egy kiegyenlítő tartály nyomását manométerrel; ha szükséges, állítsa be a megfelelő nyomást! Ellenőrző műszerek A napkollektoros rendszer előremenő és visszatérő ágában hőmérsékletmérőket helyezünk el, annak érdekében, hogy figyelemmel kísérhessük a rendszer megfelelő működését. Fontos információ a rendszernyomás is, melyet manométerrel mérünk. Ezeket az ellenőrző műszereket általában a sziva yúmodulban helyezzük el kép: Manométer (nyomásmérő) és hőfokmérő

219 218 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Légtelenítő berendezések Annak érdekében, hogy a napkollektoros rendszer megfelelően működjön, el kell távolítani a rendszerből a levegöt. Ezt nagyrészt a feltöltéskor végezzük el, de gondoskodni kell a folyamatos légtelenítésről is. Erre kíválóan alkalmasak az automata légtelenítő berendezések. A rendszerbe a napkollektor kilépő csővezetékénél helyezzük el, a rendszer legmegasabb pontján kép: Légtelenítő és működése 121. ábra: Az automata légtelenítő beépítési helye

220 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Csővezetékek elhelyezése, kialakítása, szigetelése A kollektor és a tárolótartály közti csővezetékeket rézből készítjük. A rézcső alkalmazása lehetővé teszi a csővezetékek pontos lefektetését, azonban több forrasztást igényel, mivel minden irányváltoztatásba csőidomokat kell beépíteni. A rézcsövek hossztágulási tényezője 0,0163 mm/ C, ezért különös figyelmet kell fordítani a hőtágulási lehetőségek biztosítására. A napkollektoros rendszereknél kialakuló hőmérsékletek melle 1 m rézcső hosszváltozása elérheti az 1,7 mm-t is. Ha ezt a szereléskor nem vesszük figyelembe, és nem adunk lehetőséget a csövek tágulására, akkor a fellépő feszültségek a csőben, a csőidomokban vagy a kötési helyeken repedéseket okozhatnak ábra: Rézcsövek táguláskiegyenlítése A rézcső szerelését általában lágyforrasztással végezzük különböző idomok segítségével. A csővezetéket tartóbilincsekkel rögzítjük a nyomvonal mentén, betartva a fent említe hőtágulásra vonatkozó szabályokat. A csővezeték nyomvonalát úgy kell kijelölni, hogy az megfeleljen a műszaki paramétereknek és esztétikus is legyen. A rézcsöveket csővágóval célszerű darabolni, hiszen ez a vágás 90 -os darabolást tesz lehetővé kép: Rézcsővágó szerszám

221 220 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése A rézcsőkötés menete: 1. Darabolás 110. kép: Különböző rézcsőidomok csőszereléshez 2. Sorjázás 111. kép: A rézcső méretre vágása csővágóval 112. kép: Sorja eltávolítása sorjázóval 3. Tisztítás A csővégeket kívül, az idomokat belül mechanikusan fémesre tisztítjuk. A tisztításra alkalmas fémmentes dörzsike, finom acélgyapjú, csiszolóvászon (szemcseméret 240 vagy finomabb) vagy huzalszálas körkefe. Ha a csővégek és az idomok fémesen nem tiszták, a forraszanyag nem futja be őket tökéletesen.

222 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése kép: Csővég és fi ing tisztítása 4. Forrasztópaszta felvitele Forrasztópasztával csak a csővégeket vonjuk be. Ezzel nem jut paszta a cső belsejébe. A tiszta forrasztás érdekében a cső és a fi ing egymásba illesztése után töröljük le a fölösleges forrasztópasztát kép: Folyasztószer felvitele 5. Lágyforrasztás elvégzése A csővéget ütközésig a fi ingbe toljuk, és szórólánggal egyenletesen felmelegítjük. Lágyforrasztásnál a munkahőmérsékletet a lágyforrasztó paszta felolvadása mutatja meg (ezüstszín megjelenése). Közvetlen lánghatás nélkül forrasztunk (az égőt a forraszanyag adagolásakor elfordítjuk), a forraszanyag akkor tölti ki a forrasztási rést, amikor egy horony jelenik meg a fi ing külső pereme mentén. A lehűlés pillanatában nem szabad a kötési helyet mozgatni, miután a forraszanyag még nem szilárdult meg annyira, hogy ütésálló legyen kép: Lágyforrasztás

223 222 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 116. kép: Lágyforrasztás kellékei, szerszámai Feladat: Készítsen lágyforraszto kötést rézcső és fi ing felhasználásával! Az elkészült csővezetéket nyomáspróbával ellenőrizni kell, majd az esetleges hibák (tömítetlenség, forrasztási hiba) kijavítása után hőszigeteléssel látják el. A napkollektor csővezetékeinek hézagmentes hőszigetelése különösen fontos. Ha a vezetékek hőszigetelése rossz, akkor a berendezés éves hozama egy jól szigetelt berendezéshez képest akár 15%-kal is kisebb lehet az egyébként elérhető értéknél. Ennek elkerülésére a 22 mm vagy annál kisebb átmérőjű csöveket legalább 20 mm, az ennél nagyobb átmérőjű csöveket legalább 30 mm vastag réteggel szigetelni kell kép: Rézcső hőszigetelése

224 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése A tároló (puffertartály) A puffertartály nem azonos a szintén henger alakú bojlerrel. A puffertartály egy melegvíztároló, amely hatékony szigeteléssel van ellátva. A melegvizet előállító készülékek, berendezések (hősziva yú, napkollektor, kazán stb.) által előállíto hőenergiát a későbbi felhasználás érdekében tárolja. Az így megtermelt és tárolt hőenergia a későbbiekben fűtésre, vagy melegvíz előállítására bármikor felhasználható. Bizonyos esetekben a puffertartály nélkülözhetetlen berendezés. Napkollektorok és hősziva yúk esetében a puffertartály a rendszer részét képezi. Ennek oka, hogy a hőenergia előállítása és felhasználása közö hosszú időtartam is eltelhet, illetve az energia-előállítás folyamata időigényes. Szilárd tüzelésű kazánok (szén, fa, pellet stb.) működése közben a megtermelt, de fel nem használt hőenergiát is a puffertartály tárolja, így a tüzelőanyag lefojtás nélkül, megfelelően tud elégni, mivel az épület felfűtését követően a kazánt nem kell lezárni. Azon fűtési rendszerek, amelyek puffertartállyal szereltek, lényegesen jobb hatásfokkal üzemelnek, ezért a fűtési időszakban kevesebb tüzelőanyagra van szükség. A hatásfok növekedése melle a tökéletesebb égés mia a füstgáz öszszetétele is javul, így kevesebb szennyezőanyag jut a légkörbe. A puffertartályok előnye az átmeneti időszakban mutatkozik meg igazán, amikor a kazán által megtermelt nagy hőenergiára nincs szükség. Ilyen esetben a puffertartály eltárolja a felesleget, így a megtermelt hőenergia nem vész el. Másik nagy előnye a puffertartályok alkalmazásának a komfort növekedése. A fűtö épületben így hosszabb időre elnyújtható, kiegyensúlyozo abb fűtés biztosítható, ezáltal a kazán felügyeletére kevesebb figyelmet szükséges fordítani ábra: Puffertartály felépítése, magyarázata, beépítése

225 224 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése 124. ábra: Komple rendszer napkollektoros fűtésrásegítéssel fűtésre és használati melegvíz előállítására 9.9. Szabályozók felszerelése, elektromos bekötése A szabályozás feladata, hogy a sziva yúkat, a váltó szelepeket stb. úgy szabályozza, hogy egy optimális energiakinyerés váljon lehetővé a besugárzo napenergiából; illetve a teljes rendszer optimálisan működjön, ezáltal csak minimális ráfűtés váljon szükségessé. A szabályozó működéséhez érzékelőket kell elhelyezni a kollektornál, a hőcserélőnél, a puffertartálynál, a fűtési rendszernél. Az érzékelőket az erre kialakíto furatokba kell rögzíteni, majd ke ős szigetelésű szigetelt vezetékkel a vezérlőbe bekötni (fenti ábra). Az alábbiakban egy vezérlőt mutatunk be a teljesség igénye nélkül, rávilágítva a felhasználhatóság sokrétűségére. DeltaSol M Szolárrendszer-szabályzó napkollektoros és fűtési rendszerhez. Rendelkezik a vezérlő két integrált hőmennyiségmérővel és két időjárást követő fűtésszabályzással. Rendszerséma kiválasztása után a szabadon maradó motorikus kimenetek termosztát, hőfokkülönbség vagy idő üzemmódra programozhatók. Motorikus kimenetek száma 9, ebből 1 potenciálmentes morzekapcsolós, 4 morzekapcsolós feszültség ala i kimenet, 4 fordulatszabályzós kimenet. Átlagolási és diagnosztika funkció, 12 hőmérsékletérzékelő PT 1000 bemenet, átfolyásmérő bemenet, besugárzásmérési bemenet. Időjáráskövető szabályzás és BUS csatlakozási lehetőség R232 számítógépes kimenethez.

226 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése ábra: DeltaSol M többfunkciós vezérlő 118. kép: PT 1000 hőérzékelő

227 226 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése A vezérlő az alábbi sémákat tudja kezelni: 126. ábra: DeltaSol M működési módok A vezérlő kimeneteit a hálózati 240 V-os szerelésre vonatkozó szabályoknak megfelelően kell bekötni (sziva yú(k), szelep(ek), kazán stb.) kábelcsatornák alkalmazásával.

228 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése Üzembehelyezés Az egész évben üzemelő, nyomás ala i, zárt napkollektoros rendszereket Magyarországon fagyálló hőátadó folyadékkal kell feltölteni. A feltöltés, a légtelenítés és az üzemi nyomás helyes beállítása a megbízható működés egyik legfontosabb feltétele. A rendszer átöblítése Az elkészült napkollektoros rendszert a fagyálló folyadékkal való feltöltés elő célszerű átmosatással, átöblítéssel kitisztítani. Erre a célra tiszta csapvíz is alkalmazható. Ügyelni kell viszont arra, hogy ha egyszer már vizet töltö ünk a rendszerbe, akkor még a fagyveszélyes időszak elő el kell végezni a fagyálló folyadékkal való feltöltést. A víz leürítése ugyanis nem jelent elegendő garanciát, hiszen a kollektorokban vagy a csővezeték egyes szakaszaiban maradhat a látszólagos leürítés ellenére is víz, ami szétfagyáshoz vezethet. Fagyveszélyes időszakban pedig az átmosatást is fagyálló folyadékkal kell elvégezni. Az átmosatáshoz és feltöltéshez célszerű az erre a célra gyárto feltöltő szivatytyút alkalmazni. Ez többnyire literes tartállyal egybeépíte, nagyteljesítményű, általában 3-5 m 3 /h térfogatáramra, és 4-6 bar maximális nyomásra képes sziva yú. Az átmosáshoz szükséges az is, hogy a napkollektorkörbe beépítsenek egy töltő és egy ürítő csapot, a ke ő közé pedig egy elzáró szerelvényt. Ilyen szerelvénycsoportot egybeépítve is meg lehet vásárolni kép: Töltó-ürítő szelep Az átmosatást addig kell végezni, míg az ürítő csapon kifolyó víz légbuborékoktól mentes nem lesz, illetve ez után, még kb percig célszerű azt folytatni. A feltöltő sziva yú tartályában közben ellenőrizhetjük az átöblítésre használt folyadék minőségét. Ha az szemlátomást erősen szennyeze lesz, sötét színűvé válik, akkor le kell üríteni a rendszert, és új, friss vízzel kell folytatni az átöblítést. Főleg régi rendszerek átöblítése esetén szükség lehet tisztító folyadék adagolására is. A rendszer feltöltése, légtelenítése Napkollektoros rendszerekben általában nem mérgező fagyálló folyadékot szokás használni. Így biztosítható, hogy még a hőcserélő esetleges lyukadása

229 228 Napkollektoros rendszerek kiépítése, üzemeltetése esetén sem kerül mérgező anyag a melegvízhálózatba. A fagyálló-víz keverési aránya többnyire 40% fagyálló, 60% víz. Az ilyen arányú keverék fagyáspontja kb. -22 C, ami Magyarország hőmérsékletviszonyai melle elegendő. Az átmosatást fagyálló folyadékkal is el kell végezni. Ennek most már nem a rendszer kitisztítása a célja, hanem a rendszerben még bennmaradt levegő kihajtása. Az átmosatást mindaddig kell folytatni, amíg a kilépő folyadék levegő buborékokkal telíte, pezsgő, habzó jellegű. Az átmosatás és légtelenítés után be kell állítani a napkollektorkör megfelelő üzemi nyomását. Az üzemi nyomás akkor megfelelő, ha a kollektoroknál legalább 1 bar nyomás mérhető. Ehhez adódik hozzá a csővezeték magasságából adódó hidrosztatikus nyomás (vízoszlop nyomása, pl. 10 m vízoszlop nyomása 1 bar), általában az üzemi nyomás 2-3 bar. Amikor sikerült a megfelelő üzemi nyomást beállítanunk, és a napkollektorköri sziva yú elindítása után sem tapasztalunk levegőzajt, akkor a napkollektoros rendszer feltöltését befejeze nek tekinthetjük Berendezések karbantartása A jó minőségű napkollektorok éle artama több mint húsz év. Amennyiben a rendszer minden részegységét megfelelően választo ák ki, és betarto ák a szerelésre vonatkozó utasításokat, a rendszer teljes éle artama folyamán karbantartás nélkül képes üzemelni. A kellő éle artam elérése érdekében azonban célszerű a következőket elvégezni: A fagyálló folyadék fokának évenkénti mérése. Ha ez nem megfelelő, célszerű azt lecserélni, esetleg ürítés-utántöltés útján beállítani. Félévenként kézzel ki kell nyitni a biztonsági szelepet rövid időre. Az elektromos berendezések ellenőrzése az adatlapjukban előírtak alapján.

230 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása A hőszivattyú működési elve A természetes hőátadás mindig a melegebb közeg felől a hidegebb felé történik. Ha a frissen elkészült 90 C-os teát kitesszük a 20 C-os konyhába az asztalra, az előbb-utóbb lehűl a konyha hőmérsékletére. Lehűl, tehát az energiáját átadja a konyha levegőjének, berendezéseinek, melyek ennek hatására melegszenek. Természetesen mivel i nagyon kevés energiáról van szó, ez a konyhában nem okoz észrevehető felmelegedést. Azt is tanultuk, hogy az abszolút nulla foknál, azaz 0 K-nél (-273,15 C) melegebb testek rendelkeznek belső energiával. A fentiek alapján megállapíthatjuk, hogy a -10 C-os levegőnek még bőségesen van kinyerni való energiája. Keresnünk kell olyan közeget, amely a -10 C-nál pár fokkal hidegebb. Légköri nyomáson a gáz halmazállapotú anyag megfelelően nagy nyomás alá helyezve folyékony halmazállapotúvá válik. A levegő és a folyadék közö i hőátadást ún. hőcserélőben tudjuk lebonyolítani. Ha a külső hőmérsékletnél pár fokkal hidegebb folyadékkal teli hőcserélőt kirakjuk az udvarra, akkor a levegő a folyadékot fölmelegíti, és az gáz halmazállapotúvá válik. A hűtőkörfolyamat ezen lépése az elpárolgás, az ezt végző hőcserélő pedig az elpárologtató. Most már az energiát kinyertük a levegőből. Ha a gázokat hirtelen összenyomjuk, akkor azok fölmelegszenek. Ezt tapasztalhatjuk pl. a biciklipumpánál. Ha pumpáljuk a kereket, akkor a pumpa alja melegedni kezd. O is összenyomjuk hirtelen a levegőt, az felmelegszik, és felmelegíti a csőfalat is. A hűtőkörfolyamatban a gőz összenyomására a kompresszor szolgál. Ez a szíve az egész hősziva yúnak. A kompresszorba bekerül az elpárologtatóból érkező hideg gőz, és a másik oldalon kijön a felmelegede, nagynyomású gőz. A felmelegede gőz már kellő hőmérsékletű ahhoz, hogy a lakásban keringtete fűtővizet föl tudja melegíteni. Már csak az a dolgunk, hogy a hőcserét lebonyolítsuk. Ehhez ismét egy ún. hőcserélőt alkalmazunk, és a természetes hőáramlást vesszük igénybe. A lakás fűtővize felveszi a melegebb gőz által leado energiát, miközben a gőz lehűl és folyadékká válik (kondenzálódik). Szintén igénybe vesszük a halmazállapot-változás rejte hőjét, csak i kondenzációs hőnek hívjuk ugyanazt. Az a hőcserélő, ahol ez a folyamat végbemegy, a kondenzátor. A hétköznapokban ilyen kondenzációs jelenség pl. a fürdőszobában a tükrön lecsapódó pára, vagy a hűtőből kive sörösüveg oldalán a páralecsapódás. A kondenzátorból kikerülő hűtőközeg folyadék halmazállapotú de még magas nyomáson van, és melegebb a külső levegő hőmérsékleténél. A meleg, folyékony hűtőközeget keresztülvezetjük egy ún. expanziós szelepen vagy adagolón. Ekkor a hűtőközeg az alacsony nyomású oldalra kerül át, és eközben lehűl a kinti hőmérsékletnél hidegebbre. Hasonló jelenség játszódik le, amikor a szódásszifonba belecsavarjuk a patront. A patron kilukadásakor az addig benne uralkodó nagy nyomás hirtelen leesik, a patron fala lehűl, sőt annyira lehűl, hogy a rajta keletkeze kondenzátum (vízpára) meg is fagy és dér lesz belőle. Tehát újra visszakaptuk a kinti levegőnél hidegebb, folyékony halmazállapotú hűtőközeget, és a körfolyamat kezdődhet elölről.

231 230 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása A fent vázolt körfolyamat nagyon leegyszerűsíte, a valóságban számtalan paraméter alapján változtatják a szabályozók az értékeket, üzemállapotokat. A gyártók különféle trükköket eszelnek ki, amivel egyre jobb hatásfokokat érnek el a körfolyamatban, csökkentik a veszteségeket. Végül tegyünk még egy alapmegállapítást: a hősziva yú sem termel energiát, hanem kb. 75%-ot elvon a környezetből, 25%-ot nyer a kompresszorban súrlódás mia hővé alakult villamos energiából, és ezt az egészet magasabb hőmérsékletszintre emeli, majd a 100%-ot leadja a fűtési rendszerünknek. A 75-25% aránypár a hősziva yú fajtájától és üzemeltetési körülményeitől függ, közel sem állandó érték ábra: Hősziva yús körfolyamat A COP és az SPF érték A COP (Coefficient of Performance teljesítmény tényező) érték a hősziva yú által leado és felve teljesítmény hányadosa. Ez egy pillanatnyi érték, amely egy meghatározo üzemállapothoz tartozik. Az üzemállapotot a rendelkezésre álló hőforrás hőmérséklete és az előremenő fűtővíz hőmérséklete határozza meg. Tehát, amint változik valamelyik a két hőmérséklet közül, a COP érték és a leado teljesítmény is változik. Éppen ezért egy berendezés egész éves hatékonyságának leírására nem alkalmas ez az egy szám. A gyártók általában táblázatban vagy diagramon szokták a COP érték alakulását a hőforrás és fűtővíz hőmérsékletek függvényében megadni. A pillanatnyi állapotot a következőképpen szokták megadni: hőforrás fajtája, hőmérséklete / hőfogadó közeg fajtája, hőmérséklete. Ahol a hőforrás fajtája legtöbbször víz (W), sóoldat (S), vagy levegő (A), a hőfogadó közeg pedig általában víz (W) vagy levegő (A). Pl. COP = 5, W10/W35. Az SPF (Seasonal Performance Factor) érték, azaz szezonális teljesítmény faktor már jóval alkalmasabb egész éves hatékonyság jellemzésére. A teljes fűtési szezonra vonatkozó leado energia és az ehhez felhasznált (villamos) energia hányadosa (kwh/kwh). Ez az érték a teljes rendszerre vonatkozik, így függ a fűtési órák számától, a fűtési rendszer szabályozásától stb. Tehát, minél magasabb az SPF értéke a hősziva yús rendszerünknek, annál hatékonyabban üzemel, annál többet tudunk évente megtakarítani vele. Így, ha egy hősziva yú például 4-es COP értéken képes üzemelni, 0 C-os hőforrás és 35 C-os fűtővíz-hőmér-

232 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 231 séklet melle, az még nem garantálja, hogy az egész fűtési szezonban hatékony lesz. A rendszer tervezésénél ki lehet számítani a hatékonyságot, a várható üzemi feltételek alapján. De ha bármelyik feltételeze körülmény megváltozik, az érték módosulni fog. Éppen ezért az SPF érték ellenőrzésére hőmennyiségmérőket és külön fogyasztásmérőt szoktak beépíteni a rendszerbe. A fűtési szezon végén ellenőrizhető, hogy a terveze feltételek teljesültek-e. Ha állami támogatást veszünk igénybe, akkor a mérési lehetőséget kötelező kialakítani, hiszen a pályázatban kiírt feltételek közé tartozik a minimális SPF (néhol éves COP néven futó) érték elérése Talajszondás hőszivattyú rendszer A talajszondás hősziva yús rendszer hőforrása a földtani közeg, ezért a telepítés során m-es fúrólyukat mélyítenek a földkéregbe. Ebben a fúrólyukban (a primer oldalon) függőlegesen helyezik el a szimpla U, dupla U vagy koaxiális szondát. A zárt körben munkaközeg áramlik, amely a felve energiát a hősziva yú segítségével adja át a szekunder oldali fűtési rendszernek ábra: Talajszondás hősziva yú kiépítése 120. kép: Nagynyomású talajszonda

233 232 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása Ezzel a technológiával megoldható az épületek fűtése, hűtése és használati melegvíz-ellátása. Mivel a szonda a Föld belső hőjét hasznosítja, hőkinyerése független az időjárástól. További előnye, hogy a telket a fúrás pontszerűsége mia nem kell nagy területen felbontani kép: Beépíte geotermikus hősziva yú puffertartállyal és keringetősziva yú modullal Talajkollektoros hőszivattyú rendszer Míg a talajszonda esetén a talajba méter mély furatokat kell készíteni, a talajkollektornál a földfelszíntől mintegy másfél méter mélyen elhelyeze csőrendszerrel oldható meg. A talajkollektor nem a Föld természetes belső hőjét, hanem a direkt napsugárzás által talajba juto hőenergiát használja. A rendszer fontos eleme a talajvíz, mivel magasabb nedvességtartalom esetén a rendszer nagyobb hatásfokú, ugyanis a földfelszínre érkező napsugárzás hője a víz segítségével jut a talajba, azzal több hőt képes tárolni. Hátránya a viszonylag nagy helyigény (a fűtendő lakásméretnek mintegy 1,5-2-szerese), és az, hogy az ado területet nem szabad burkolni, építeni rá, hiszen az építés a területet érő napsugárzást gátolja meg, kiszáradása pedig a rendszer hatásfokát erősen csökkenti ábra: Talajkollektoros hősziva yúrendszer

234 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása kép: Talajkollektor kialakítása Levegőhő-szivattyús rendszer A levegőhő-sziva yúk működésének kulcsa a bennük lévő hűtőközegben rejlik. A hűtőközegnek köszönhetően az egészen alacsony hőmérsékletű, -25 C-os levegőből is kinyerhetjük a hőt úgy, hogy a kültéri egységen átáramoltato -33 Cos hűtőközeget a levegő -25 C-ra melegíti fel, miközben a levegő maga -33 C-ra hűl le. Ezért a levegős hősziva yúk közvetlen közelében jóval hidegebb van, mint a kert egyéb részein. Ezért kiemelkedő fontosságú a levegős hősziva yú kültéri egységének jól szellőző elhelyezése. A hősziva yú alapvető részei a kültéri egység, melyben a hűtőközeg áramoltatását végző kompresszor is megtalálható; a beltéri egység, melyben a hűtőközegből melegvíz keletkezik; illetve a hűtőköri csővezeték, melyen keresztül a nagynyomású hűtőközeg jut el a beltéri egységhez kép: Levegő-víz hősziva yú

235 234 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 130. ábra: Levegőhő-sziva yús rendszer Termálvíz-hasznosító rendszer A geotermális fűtőművek gyakorlatilag a termálvíz kinyerésére, kezelésére, hőátadására, majd visszasajtolására szolgáló berendezések és az azokat összekötő csővezetékek összessége. A termelőkútból kinyert víz a minőségétől függően kezelésen esik át, majd a vizet szállító szigetelt csővezetéken a hasznosítás helyére jut. A kezelés lehet fizikai és/vagy kémiai beavatkozás, de kedvező ado ságú víz csekély mennyiségű gázt tartalmazó, kis vagy közepes ásványianyag-tartalmú, lágy vagy közepesen kemény esetében semmilyen beavatkozásra nincs szükség. Amennyiben a rétegnyomás nem olyan magas, hogy a termálvíz beavatkozás nélkül a felszínre jusson (negatív kút), a kitermeléshez sziva yúkat kell működtetni, illetve a kitermelés helyétől a hőhasznosítás helyéig a víz továbbítását szintén sziva yúk biztosítják. A hőhasznosítás módját szintén befolyásolja a víz kémiai összetétele, mert kevés oldo anyagot tartalmazó, nem agresszív víz esetén szóba jöhet a direkt hőhasznosítás. Ebben az esetben maga a termálvíz a fűtőközeg, ami a hőhasznosító objektum rendszerében kering. Ez a megoldás viszonylag ritka, mert a nagy mélységekből származó, forró termálvíz általában túl agresszív ahhoz, hogy biztonságosan lehessen direkt fűtésre használni. Az elsődleges alkalmazo gyakorlat általában az indirekt hasznosítás, mely során a termálvíz a hőenergiáját egy vagy több hőcserélőn keresztül átadja a kezelt, tisztíto fűtési víznek, és ezután a lehűlt termálvíz változatlan kémiai összetétellel közvetlenül visszasajtolásra kerül sziva yúk segítségével. Ennek a megoldásnak nagy előnye, hogy kizárólag a termálvizes, úgyneveze primer kört kell ellenálló anyagokból építeni, míg a fűtésoldali (szekunder) kör a fűtési rendszereknél általánosan használatos anyagokból állhat, ezáltal is gazdaságosabbá téve a rendszer kivitelezését.

236 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 235 A geotermikus fűtőmű legfontosabb egységei a hőcserélők, amelyek a jelenlegi technológiai színvonalon általában kis helyigényű, lemezes ellenáramú hőcserélők. Az ellenáramú hőcsere a legelterjedtebb, a lehűlt hőfelvevő közeg a berendezésben ellentétes irányban áramlik a hőleadó közeggel, melynek következtében a hőátadás és a hőkiegyenlítődés a hőcserélőben egyenletes és optimális. A termálvíz előzőekben részleteze korrozív hatása mia a hőcserélők anyaga a geotermikus rendszerekben fokozo igénybevételű, ezért ezeket ellenálló anyagokból készítik (például titánlemezes hőcserélők). A fűtésoldalon a fűtési víz keringetését szintén sziva yúk biztosítják. Könnyen belátható, hogy az üzemeltetés során a legjelentősebb költségeket a sziva yúk működtetéséhez szükséges elektromos energia felhasználása eredményezi. A geotermikus fűtőművek megfelelő működése nagyon csekély hatást gyakorol a környezetre. Használatával kiváltható a földgáz vagy a szilárd tüzelőanyag alapú fűtés, ami egyrészt csökkenti a levegőbe kerülő szennyezőanyagok (széndioxid, nitrogén-oxidok, kén-dioxid) mennyiségét, másrészről csökken Magyarország importenergiától való függése ábra: Termálvízfűtés elvi felépítése Kutak kialakítása A termálkút egy nagyon összete műszaki berendezés, mert összekö etést biztosít egy felszíni vízkivételi hely és a mélységi vízadó rétegek közö. Ez a kapcsolat úgy létesül, hogy több különböző átmérőjű fúrófejjel fúrnak le a mélybe a kútfúrók, majd ezután becsövezik a furatot. Ezt úgy kell elképzelni, mintha a cső egy fordíto teleszkópos rádióantenna lenne: felülről vastagabb, majd lefelé egyre vékonyabb elemekből áll. Az elemek közé tömszelencéket raknak, amik a csövek tömítését biztosítják. Legalul, amikor a cső elérte a vízadó rétegeket, kerül beépítésre a szűrő. Ám még mielő erre sor kerülne, műszeres vizsgála al meghatározzák, hogy melyek azok a rétegek, ahova érdemes beépíteni a szűrőt.

237 236 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása Egy-egy kút építése során több, akár 4-8 vízadó réteget is megszűrőznek ez az ado kút és a hely függvénye. A furatban lévő csövek stabilitását palástcementeléssel biztosítják, mely egy cemen ejjel készíte megtámasztás a csövek körül. Azért van szükség erre a feltöltésre, hogy ne fordulhasson elő hőtágulásból adódó kilengés vagy a kútbéléscső oldalirányú mozgása. Ha ezzel elkészültek a szakemberek, egy úgyneveze kú alplezárást végeznek, amivel tulajdonképpen befejeződik a kútkiképzés. Megkülönböztetünk pozitív vagy negatív kutakat aszerint, hogy önerőből tör fel belőlük a víz (pozitív kutak) vagy sziva yús rásegítés szükséges a negatív kutaknál. Nagyobb távolságok régebbi kutak esetében adódnak, hiszen annak idején sok termálkút szénhidrogén-kutatás eredményeként jö létre. Mivel azonban számos esetben nem találtak kiaknázásra alkalmas szénhidrogén-területeket, így a földgáz- vagy kőolajkitermelésre szánt kutakat utólag alakíto ák át termálkú á. Ezek közelében pedig nem biztos, hogy volt felhasználási hely. A hőszigetelés tehát pontosan ebből adódóan nagyon fontos, a távvezetékek minden esetben szigeteltek. A földben futó vezetékeket előre, a föld fele i, konzolokon futó csöveket pedig utólag szigetelik. Lényeges még a vezetékek anyaga is. Régebben acélból készültek a távvezetékeket alkotó csövek, amik lényegesen nagyobb hőveszteséget produkáltak, mint mai műanyag és kompozit társaik. Utóbbiak melle szól az az érv is, hogy nem hegesztéssel (mint a fém esetében), hanem ragasztással illesztik össze ezeket, így kisebb az áramlási ellenállásuk, ugyanakkora távolságra kisebb sziva yú-teljesítménnyel lehet szállítani a vizet kép: A szegvári kertészet hat termálkútjának egyike, melyet 1968-ban fúrtak méter mély és percenkénti 1200 liter, 80 C-os vizet lehet kinyerni belőle. A kutat méter mélyen szűrőzték.

238 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása Puffertartály, hőcserélő és keringetőszivattyú Részletesen ismerte ük a napkollektoroknál Kompresszor A hősziva yú egyik legfontosabb eleme a kompresszor, amely az egész berendezés éle artamát, hatékonyságát, zajkibocsátását meghatározza. Alternáló duga yús kompresszor A munkahengerben alternáló mozgást végez a duga yú. A hengeren szívóés nyomószelepek helyezkednek el. A szelepek a gáznyomáskülönbségre vagy mechanikus vezérlésre nyitnak-zárnak. Ha a duga yú a felső holtpon ól az alsó felé mozog, a nyomószelep zárva van, miközben a szívószelep nyit, és az alacsonynyomású közeg beáramlik a hengerbe. Az alsó holtpontnál a szívószelep bezár, a duga yú elindul a felső holtpont felé, ekkor mindkét szelep zárva van. A henger összenyomja a munkaközeget, így csökken annak térfogata, a nyomása pedig nő. Amikor a hengerben lévő munkaközeg nyomása eléri a nyomótérben uralkodó nyomást, a nyomószelep kinyit, és a munkaközeg kiáramlik rajta. Centrifugál (radiális) kompresszor 132. ábra: Duga yús kompresszor működési elve A kompreszorházban egy vagy több forgó lapát található. Ez az ún. járókerék olyan kialakítású, hogy forgás közben a tengelyirányban beáramló közeget sugár irányban gyorsítja tovább. A kompresszorház kialakításából fakadóan a kilépőcsonkon a munkaközeg nyomása megnő, sebessége lecsökken. Ezek a berendezések igen robosztusak. Komoly rezgések alakulhatnak ki üzem közben, így a zajterhelése is magasabb. Ez különösen igaz a magas fordulatszámú típusokra. Csavarkompresszor A csavarkompresszorok a centrifugál kompresszorokat válto ák ki, ugyanis ezek is képesek kielégíteni a nagy teljesítmény iránti igényt. Emelle alacsonyabb teljesítménytartományokban is használhatók.

239 238 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása Két, speciális csavarmene el elláto forgórészből áll. A két ún. rotor menete kapcsolódik egymáshoz, de csak egy irányban képesek együ forogni. Csak az egyik tengely van meghajtva, a másikat az á étel segítségével a hajto tengely mozgatja. A munkaközeg beáramlik tengelyirányban, majd a rotorok forgása mia a szívóoldali rés lezárul, és egy zárt tér alakul ki. A forgás folyamán a munkaközeg nyomása megnő, majd távozik a nyomó oldalon. Előnye ennek a típusnak, hogy fokozatmentesen állítható a teljesítménye. Működése kevesebb rezgéssel és zajjal jár kép: Csavarkompresszor metszete A spirál vagy angolul scroll kompresszorhoz. Ez a típus á örést hozo a hűtőgépgyártásban, ugyanis speciális kialakításának köszönhetően magasabb a hatásfoka, alacsonyabb a zajkibocsátása és hosszabb az éle artama társaiénál. Két archimedesi spirálból áll. A felső spirál mozdulatlan, az alsó excentrikusan elmozdul a hajtó tengelyen, és leír egy orbitális pályát ábra: Csavarkompresszor működése A scroll, magyarul spirál kompresszor, ahogy a neve is mutatja, két egymásba fűzö spirál segítségével komprimálja (térfogatot csökkent növekvő nyomás melle ) a munkaközeget. Az egyik spirál áll, a másik pedig bolygó mozgást végez, ún. orbitális pályán mozog. Mindezt úgy, hogy az álló spirállal folyamatosan érintkezésben van a mozgó. A belépő munkaközeg egy zárt térbe kényszerül, amely a mozgás következtében egyre kisebb lesz, majd elérve a spirál közepét a komprimált gáz távozik a nyomócsonkon. A két csigát a centrifugális erő feszíti egymásnak, amely olajfilm segítségével tökéletes szigetelést tesz lehetővé. Nem tartalmaz szívó- és nyomószelepet, és nincs forgó alkatrész sem a berendezésben. Így jelentősen csökken a zajkibocsátás, és elmarad a szelepeken jelentkező nyomásesés is. A kompresszor hatásfoka javul. Kisebb a meghibásodási lehetőség a kevesebb mozgó alkatrész következ-

240 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 239 tében. Éle artamuk is hosszabb, év is lehet. Vigyázni kell azonban a forgásirányra, mert ha fordítva kezd forogni, rövid időn belül tönkremehet. A legelterjedtebb vertikális kialakításún kívül létezik horizontális kialakítású scroll kompresszor is. Utóbbit az optimálisabb helykihasználás mia fejleszte ék ki. Egyre több területen alkalmazzák a spirál kompresszorokat az imént megismert jó tulajdonságai mia. A klímakészülékekben, folyadékhűtőkben vagy kereskedelmi hűtés területén egyaránt megtalálhatók. A modern hősziva yúkban szinte kizárólag scroll kompresszort használnak, ezzel is növelve a berendezés COP értékeit, és javítva a hősziva yús rendszer SPF értékét Kompresszorok meghajtása A kompresszorok meghajtására a legtöbb esetben elektromotorokat használnak. A teljesítmény függvényében egy- vagy többfázisú motorokat használnak. Az egyfázisú motorokat 1,5 kw teljesítményig lehet használni. Az indításkor egy ellenállási segédtekercselést kapcsolnak hozzá. Ennek a motortípusnak azonban alacsony az indító forgatónyomatéka, ezért általában a gyors nyomáskiegyenlítéses hűtőközeg-körfolyamatoknál alkalmazzák. A háromfázisú motoroknál több lehetőség is van az indításnál: Csillagháromszög-kapcsolás, Ohmos ellenállás, Indító transzformátor, Dahlahnder kapcsolás Gázelválasztó, expanziós szelep 126. kép: Expanziós szelep

241 240 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása Vezérlés, érzékelők A vezérlőt egy konkrét példán mutatjuk be kép: WPM 3 vezérlő Falra telepíthető vagy kapcsolószekrénybe építhető változat. Tartalmazza a vezérlést, csatlakozásokat az érzékelők és a működtete egységek számára (pl. sziva yúk, váltó-, keverőszelepek), valamint egy megvilágíto grafikus LCD kijelzőt. Alkalmas 1 db direkt-, és 1 db keverőszelepes kör időjáráskövető vezérlésére heti programozással. Használati melegvíz készítésére saját heti programozási lehetőséggel, anti-legionella program. Lehetőség van továbbá második hőtermelő indítására, napkollektor vezérlésére vagy aktív/passzív hűtés indítására. Hozzákapcsolható o honi hálózathoz/internet távfelügyelethez, amelyhez (külön megvásárolható) Internet Service Gateway szükséges. Elektromos szerelés Az elektromos csatlakoztatáskor vegye figyelembe a mindenkori elektromos kapcsolási rajzot. A tápfeszültséget az L kapocshoz kell bekötni, az áramszolgáltató által rákapcsolt L fázist pedig ugyanezen a védőberendezésen keresztül kell vezetni, mert mindke ő a WPM 3 modulban közös nullavezetővel rendelkezik. Ügyeljen arra, hogy az L és az L azonos fázisú legyen! A felszerelést megelőzően minden pólusnál válassza le a fűtőberendezést az elektromos hálózatról! A WPM 3 készülék és a fali szerelvényház nem tartalmaz biztosítékokat a csatlakoztato fogyasztókhoz. Az L* csatlakozón, illetve a sziva yúi L csatlakozón keresztül biztosíték iktatható közbe a csatlakoztato fogyasztók számára (lásd még a hősziva yú kapcsolási rajzát). Keringetősziva yúk és keverők csatlakoztatáskor ügyelni kell a relé (2 A/250 V AC) és a szabályozó maximális terhelhetőségére (10 A/250 V AC). A használati melegvíz keringetősziva yúhoz tartozó relékimenet a beállíto paraméternek megfelelően többféleképpen használható.

242 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 241 A fali szerelvényház kábelátvezetései 6-12 mm külső átmérőjű rögzíte és flexibilis elektromos vezetékekhez felelnek meg. A BUS vezetékeket, a hálózati csatlakozóvezetékeket és az érzékelők vezetékeit egymástól elkülönítve kell vezetni. A konstrukcióból adódóan a falra szerelhető burkolatban a hálózati feszültséget és a kisfeszültséget egymástól elválasztva helyezték el. A kisfeszültségű elektromos vezetékeket minden esetben bal és jobb oldalt, alulról kell a fali burkolatba vezetni. Az elektromos hálózati csatlakozóvezetékeket a csatlakozási szint fele kell a bevezető aknákba vezetni. A hálózati feszültség csatlakoztatásakor ügyelni kell a védővezeték előírásoknak megfelelő bekötésére. Rögzítse az összes elektromos vezetéket közvetlenül a fali burkolat ala előírásszerű húzásirányú tehermentesítő alkalmazásával! A készletben található piros színű ékek az elektromos vezetékek burkolatban történő rögzítésére szolgálnak. Ellenőrizze a húzásmentesítő tömbszelencék működését! Szereljen 1 db J-Y (St) 2 x 2 x 0,8 mm 2 kábelt BUS vezetékként a hősziva yúhoz! Kötegelje össze a megfelelő elektromos vezetékeket kábelkötegelővel a csatlakozókapcsok közelében! Erre a célra használja a készletben található kábelkötegelőket! 134. ábra: A WMP 3 vezérlő érintkezőkiosztása

243 242 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 135. ábra: Magyarázat a WMP 3 érintkező kiosztásához Kültéri hőmérséklet-érzékelő szerelése A hőérzékelők döntően befolyásolják a fűtőberendezés működését. Ezért különösen ügyeljünk az érzékelők szabályos illeszkedésére és megfelelő elszigetelésére. A kültéri hőmérséklet-érzékelőt északi vagy észak-keleti falon kell elhelyezni. Minimális távolságok: a föld felszínétől 2,5 m-re, az ablaktól és az ajtótól oldalirányban 1 m-re. A kültéri hőmérséklet érzékelőjét úgy kell elhelyezni, hogy az szabadon és védtelenül ki legyen téve az időjárás hatásának, azonban ne érje közvetlen napsugárzás. Ne szereljük a kültéri hőmérséklet érzékelőjét ablak, ajtó vagy szellőzőakna fölé.

244 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 243 Felületérzékelő szerelés Tisztítsa meg a csövet! Vigyen fel hővezető pasztát! Rögzítse le az érzékelőt feszítőhuzallal! 136. ábra: Felületérzékelő szerelése Hőmérséklet [ C] PT 1000 érzékelő Ellenállás [0] KTY érzékelő Ellenállás [0] táblázat: Érzékelő ellenállásértékek

245 244 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása Csővezetékek kialakítása fűtéshez, hűtéshez A rézcsöves szerelést a napkollektoroknál már részletesen bemuta uk, a hősziva yús rendszerekben az o alkalmazo szabályokat kell betartani (biztonsági szelep, kiegyenlítő tartály stb.). A földkollektorok kialakítása azonban célszerűen műanyag csővel történik, a továbbiakban ezt a technológiát mutatjuk be. Polietilén fűtéscsövek szerelése A műanyag csövek közül fűtéstechnikai rendszerek kivitelezésére kizárólag oxigéndiffúzió-mentes térhálósíto PE csövek használhatók. Ennek oka a fűtési rendszer fém elemeinek (pl. kazán hőcserélője) korrózió elleni védelme. Műanyag csővel bármilyen vezetékelrendezés lehetséges, akár családi házakban, akár lakótelepeken vagy kereskedelmi létesítményekben alkalmazzák. Választható egycsöves rendszer, kétcsöves rendszer, fűtési osztóval-gyűjtővel és egyenkénti fűtőtest-csatlakozással, körvezetékként kiépítve vagy sugaras elrendezéssel kép: Szerelt osztógyűjtő A fűtőtesteket a padlóból vagy a falból egyaránt lehet csatlakoztatni, a hőleadó bármilyen típusú lehet. Kiválóan alkalmas padlófűtési rendszer kialakítására, így alkalmazkodni lehet az épí ető kívánságaihoz, az épület ado ságához és a rendelkezésre álló költségkerethez. Radiátoros rendszernél a padlóban vezete fűtési csöveket szigetelni kell a padló túl magas felületi hőmérsékletének elkerülése céljából. A csövek vezetése Alkalmazhatjuk e vezetékeket önállóan is, de lehetséges védőcsőben vinni, s ekkor cső a csőben rendszerről beszélünk. Ez két egymásba helyeze cső; a belső, az ún. haszoncső, amelyben áramlik a víz, a külső pedig a védőcső (gégecső), amely szintén műanyagból készül. A haszoncső térhálósíto polietilén. Sima belső felületének köszönhetően a használat során nincs vízkőlerakódás, keresztmetszet-szűkülés, esetleg eltömődés. Nagy előnye e rendszernek, hogy nem

246 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 245 érintkezik a haszoncső a külső környeze el, és meghibásodás esetén kicserélhető a haszoncső a falazat bontása nélkül, természetesen csak az idomtól idomig terjedő szakaszon. Műanyagcsőkötések A csövek kötésére többféle módszer terjedt el. A tisztán műanyag alapanyagú polietilén (PE), és polivinil-klorid (PVC) csöveket kezdetben elektromos hegesztő szerkezetekkel, saját anyaguk összeolvasztásával lehete csatlakoztatni. Ez a cső anyagával megegyező idomok segítségével tetszőleges vezetéknyomvonal kialakítását te lehetővé. A polietilén anyagú csővezetékeket gyorskapcsolású, a hollandi csatlakozóra hasonlító, saját anyagú szerelvényekkel lehet nyomásállóan összekötni. Természetesen a csatlakozásokhoz a megfelelő idomokat is tartalmazza ez a technológia kép: Műanyag csőkötések A PVC anyagú csöveket eleve tokos csővéggel gyártják le. A tokos csővégekhez pontosan illeszkedő sima csővégeket zsírtalanítás után megfelelő anyagú ragasztókkal (Vinilfix) bekenve, és a két csővéget összetolva percek ala kémiailag összeköthetjük és rögzíthetjük. A Sanipex-kötés biztonságos és kedvező az áramlás szempontjából. Ennél a kötés szorítógyűrűs, menetes kivitelű, sárgaréz alapanyagú csőkötőelemekkel hozható létre, amely egyedi szerszámot igényel. A speciális kötőelem biztosítja az állandó kötőerőt a fi ingben, mivel a beépíte tányérrugó kiegyenlíti a hőmérsékletkülönbségből adódó csőfalvastagság változásait. A WIRSBO által kifejleszte Quick & Easy kötéstechnika lényege, hogy a rendkívül rugalmas, Engel-eljárással térhálósíto csővezetékre saját anyagból gyárto műanyag gyűrűt húznak. Ezután a csövet egy egyszerű szerszámmal hidegen feltágítják, és ebbe tolják a különleges bordáza al elláto fém-, illetve műanyag csatlakozókat. A csővég 2-3 másodperc ala elvégezve a szerelők munkáját összehúzódik. Szobahőmérsékleten 30 perc múlva a nyomáspróba 9, illetve 15 bar nyomással elvégezhető. E kötésmód is nagy biztonsággal szerelhető, és nagyon gyors.

247 246 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 130. kép: Tegye a Q&E gyűrűt a csőre, tágítsa fel a csővéget a tágító szerszámmal, tolja rá a csövet a csatlakozóidomra, és már kész is! Tágító szerszám. Általános kötéstechnika a csavarmenetes csatlakozás: a szorító- vagy roppantógyűrűs kötés. A külső hollandi anya meghúzáskor támasztóhüvellyel a roppantógyűrűt rápréseli a csőre, így a cső rászorul a támasztóhüvelyen lévő hőmérséklet- és időálló tömítőgyűrűkre kép: Roppantógyűrűs kötés A két megoldás közö i különbség: a szorítógyűrűs kötést szétbonthatjuk, majd újra felhasználhatjuk; míg a roppantógyűrűs kötést csak egyszer használhatjuk, azaz a kötés megbontása után ki kell cserélni a kötés elemeit. A megfelelő mértékben meghúzo kötés meghibásodása szinte kizárt. A hollandi anya későbbi szétszerelés céljából oldható, így a kötés megbontható. E kötések előnyei,

248 Földhő, levegőhő és termálvíz hasznosítása 247 hogy némelyikhez villáskulcson kívül más szerszám nem szükséges. A kötések létrehozása elő a csővéget merőlegesen kell levágni a műanyag csövekhez alkalmazo csővágó ollóval. Műanyag csövek alakítása 132. kép: Csővágó olló A műanyag csövek hajlítási sugara hidegen minimum 5 D, melegítve 3 D. A térhálósíto PE-csövek többször is hajlíthatóak. A cső megtörésekor forró levegővel való melegítéssel üvegszerűen átlátszóvá válásáig visszanyeri eredeti kör keresztmetszetét, így a sérült darabot nem kell eltávolítani, a cső újra hajlítható. A hazai kereskedelemben beszerezhető a kívánt szereléstechnológiai anyag. A speciális szerszámok kölcsönözhetők egy-egy munkára, nem kell megvásárolni őket. A forgalmazo cső- és idomválaszték igen nagy, szinte minden épületgépészeti szereléstechnikai feladat megvalósítható ezen anyagok felhasználásával. Összefoglalva a műanyag fűtéscsövek előnyeit: gyors szerelés, biztonságos üzem és hosszú éle artam; magas hőmérsékleti terhelhetőség: tartós terhelés 95 C-nál 6, illetve 10 bar; nincs korrózió- és tűzveszély, mivel az elemek hidegkötéssel készülnek; alaktartóság, rugalmasság, nyomási terhelhetőség szempontjából optimális a viselkedésük; nagyfokú a kopásállóságuk, a cső megtörésekor nem károsodik az anyag; kitűnő a vegyszerállóságuk; különlegesen hajlékonyak, nagy flexibilitás, egyszerű csőfektetés jellemzi őket; jó elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek, mentesek a nehézfémionoktól és a lerakódásoktól; esztétikusak.

249 248 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 11. Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek Biomassza tüzelőanyagok fajtái Háromféle csoportot különböztetünk meg: Tüzelhető biomassza: a tüzelhető biomasszák jellemzően viszonylag alacsony nedvességtartalmúak (szárítás), és ennek megfelelően magas fűtőértékűek. A tüzelhető biomasszákkal szemben fontos követelmény, hogy éghetetlen hamutartalmuk olyan vegyi összetevőkből álljon, amelyek nem roncsolják szét a kazánberendezést, illetve nem olvadnak rá a fűtőfelületekre, valamint nem okoznak jelentős levegőszennyezést. A legjellemzőbb tüzelt biomasszafajták: tűzifaapríték erdei lágy v. keménylombos erdőkből előállítva, fűrészüzemi hulladékokból, illetve lágyfa-energiaültetvényekből (például nyárfa) előállítva, fűrészpor (fűrészipari melléktermék), szalma, energiafű, illetve ezekből előállíto pellet. Elgázosítható biomassza: a biológiailag elgázosítható biomasszák jellemzően nagyobb nedvességtartalmú növényi hulladékból vagy állati hulladékból állnak. Pl. cukortartalmú növények, zöld növényi hulladék, állati szennyvíziszap, trágya. Biomassza elgázosítás történhet elgázosító kazánban is, ahol tökéletlen égés során nyerünk úgyneveze generátorgázt (biogáz). Gépjármű-üzemanyagként hasznosítható biomassza: magas cukortartalmú (cukorrépa, cukornád), magas keményítőtartalmú (kukorica, burgonya, búza) vagy magas cellulóztartalmú (szalma, fa, nád, energiafű) növények, melyekből bioetanol gyártható benzinüzemű autók számára. Továbbá olajtartalmú növények, melyekből az olaj kisajtolható, és egyszerűbb vegyszeres kezelések után a diesel olajhoz hasonló anyag nyerhető (például repce, oliva, napraforgó stb.) dízelüzemű autók számára. Ez a biodízel ábra: Energiahasznosítás biomasszából

250 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 249 Biomassza energiaforrások energetikai célra termeszthető növények: Lágyszárú növények: jellemzőjük a hektáronkénti igen nagy növény (hajtás-) szám, a viszonylag kis növénymagasság, a mezőgazdaságban kialakult technológiák és a kialakult műszaki megoldások alkalmazhatósága. Ezen növények és technológiák alkalmazásának nagy előnye az, hogy a mezőgazdaságban alapvető műszaki-technológiai változtatásokra nincs vagy alig van szükség, viszont a megtermelt biomassza évenkénti betakarítása, illetve a növények életciklusa mia a betakarítások száma nagy és nem halasztható. A jövőbeni biomassza-energiahordozók közö a legfontosabbak: repce, rostkender, tritikálé, magyar árva rozsnok, pántlikafű. Fásszárú növények: a lágyszárúakhoz képest alapvető különbség van abban, hogy nem kell minden évben betakarítani, és ha egy terveze betakarítás valamilyen okból elmarad, az állomány zavartalanul tovább nő, tehát technológiai problémák nem merülnek fel. Fás tüzelőnyagok típusai: Tűzifa: faalapú tüzelőanyag, ahol a fa eredeti szerkezete megmarad. Általában 1 méteres hosszúságú, 35 cm fele i átmérő esetén hasíto. Vágástéri hulladék: fás biomassza-maradék, mely a fakitermelés során keletkezik. Kuglizo fa (darabolt tűzifa): feldarabolt tűzifa, jellemzően 200 mm vagy nagyobb hosszúságú. Konyhakész tűzifa (kandallófa): feldarabolt és hasíto, felhasználásra kész tűzifa háztartási léptékű alkalmazásra (kályhák, tűzhelyek, központifűtés-rendszerek kazánjai). Faapríték: aprítékolt fás biomassza, melyet mechanikai aprítással, éles eszközökkel, pl. késekkel darabolnak a megado méretre. Biobrike : sűríte bio-tüzelőanyag, melyet poríto biomasszából hozzáado anyaggal vagy a nélkül préselnek hasáb, poliéder vagy hengeres formába. Biopellet: sűríte bio-tüzelőanyag, melyet poríto biomasszából hozzáado anyaggal vagy a nélkül préselnek általában jellemzően 5-40 mm hosszúságú, törö végű hengeres formába Biomassza tüzelőanyagok előállítása Hagyományos erdőgazdálkodás Az erdei tűzifa az egyik legalapvetőbb alapanyaga az energetikai célra hasznosíto szilárd biomasszának. Energetikai szempontból olyan erdészeti melléktermékek is a főtermék kategóriájába kerülnek, mint az úgyneveze apadék mely az ipari célú fakitermelés során a szálfák letisztítása során marad vissza vagy a lehulló ágak, gallyak. Az előbbi összegyűjtése viszonylag egyszerű, míg az utóbbi esetben ez problémás lehet, ráadásul a tápanyag-utánpótlás szempontjából a gallyak esetében nem mindegy, mennyit veszünk ki az erdőből.

251 250 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek Az erdőgazdálkodásból származó faanyag mennyisége az állami erdészeteknél az éves kitermelési ütemezés függvénye. A magánerdők esetében ez szinte teljesen egyedi, a hatóságok csak kis rálátással rendelkeznek az i keletkező mennyiségek, illetve a környezetvédelmi szabályok betartása tekintetében. Energiaerdő- és energiafa-ültetvények Az energiaerdő- és a zöldenergiafa-ültetvény olyan speciális faültetvény, amelyben rövid idő ala, gazdaságosan, nagy mennyiségű és jó égési tulajdonságokkal rendelkező zöldenergia-hordozó fa állítható elő. Az energiaerdő erdőgazdálkodási művelési ágba tartozó, de speciális céllal létesíte és üzemeltete erdő. Hagyományos erdők átminősítésével, illetve energiafa-termesztés céljára történő telepítéssel jön létre. Az erdőművelés és a fakitermelés a hagyományos erdészeti technológiákkal és technikákkal folyik. Az energiaerdőben csak energiafa (tűzifa, faapríték) termelésével foglalkoznak. Az energiaerdők olyan mezőgazdaságilag nem hasznosíto vagy termelésből kivont területekre telepíthető speciális faültetvények, amelyekből a legrövidebb idő ala, a legkisebb költséggel nagy mennyiségű és jól éghető tüzelőanyag nyerhető. Az energiaerdő vágásfordulójának időtartama lehet mini (1-4 év), midi (5-10 év), rövid (10-15 év), közepes (15-20 év) és hosszú (20-25 év). E telepítési típusra olyan fafajok alkalmasak, amelyeknek a fiatalkori növekedésük intenzív, könnyen hajtanak és nagy tömegű faanyagot produkálnak, könnyen kitermelhetőek és jól égnek. Magyarországon e célra használható fafajok a gyertyán, juhar, hárs, fűz, éger, nyír, nyár és akác. Az energetikai faültetvény a mezőgazdasági ültetvénygazdálkodási művelési ágba sorolandó, energiafa termesztésére létesíte faültetvény. Sík- vagy dombvidéken, jó termőhelyeken, nagyüzemi körülmények közö a gépi betakarításra alkalmas terepviszonyok melle létesítik. Az üzemmódot illetően két változatát különböztetjük meg: Újratelepítéses üzemmód esetében az ültetvényt talaj-előkészítést követően az ado termőhelyi viszonyok közö legnagyobb tömeget (t/ha) adó fafajjal (monokultúrában), a hagyományosnál nagyobb tőszámmal (5-8 ezer tő/ha) telepítik, az ültetvényt 8-15 éves korban tarvágással kitermelik, és egységes választékká (tűzifa vagy energetikai apríték) készítik el. A sarjaztatásos üzemmód esetében az ültetvényt nagy tőszámmal ( tő/ha) telepítik jól sarjadó fafajokkal. A nagy tőszám mia 3-5 éves korban tarra vágják. A levágo ültetvény külön beavatkozás nélkül tőről sarjad, és 3-5 éves korban ismét vágható. A kitermelést 5-7 alkalommal lehet megismételni, azaz egy telepítésre 5-7 levágás tervezhető.

252 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 251 Lágyszárú energetikai ültetvények 133. kép: Energetikai faültetvény gépi betakarítása A szilárd biomassza-tüzelés egyik speciális, viszonylag új alapanyagait képezik a különböző gabonaszalmák, a fű vagy a nád. A szalma kivételével ezeket szintén célirányosan az energiatermeléshez szükséges igények kiszolgálása érdekében nemesítik, így i is fő szempontok a tömeghozam, a fűtőérték és a gyakori betakaríthatóság. A fásszárú ültetvényekkel szemben az egyik fő különbség és egyben előny, hogy a lágyszárúak termesztéséhez és betakarításához nincs szükség újabb gépek kifejlesztésére, hiszen az egyébként a szántóföldi gabonatermesztésben használtak átalakítás nélkül i is jók. Ráadásul energetikai célra az év eleji, téli időszakban érdemes a növényeket betakarítani, mivel ilyenkor a legkisebb a szárakban a nedvességtartalom. Ebben az időszakban pedig a mezőgazdasági betakarítógépeket nem használják, így nagy előny, hogy azok éves kihasználtsága növelhető. Hátrány viszont, hogy míg a termesztés és betakarítás nem igényel új infrastruktúrát, addig a felhasználás igen. A fás növények tüzelésével szemben ugyanis i nem beszélhetünk akkora hagyományokról; ezért, illetve a kémiai összetevők mia a tüzeléstechnikában a hagyományos kazánokkal szemben újakra van szükség ábra: Példa lágyszárú energianövényekre

253 252 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek Energiafű Mezőgazdaságban energetikai céllal történő energiafű termelése kiválóan alkalmas hő- és villamosenergia-termelésre egyaránt. Speciálisan erre nemesíte növény. Az energiafüvek a lágyszárú, egyszikű növények csoportjába tartozó, évelő szálfű, bojtos gyökérzetű növények. Stressztűrőképességük igen széles spektrummal rendelkezik. Nagy vízfelvevő-képességű növények, amely a mélyre hatoló gyökérzetüknek köszönhető. Az energiafű-fajták gyors növésű, igen magasra (2-3 méterre) megnövő fűfélék. A kicsi asszimiláló felület mia nem szárítják ki a talajt évig termeszthető egy helyen. Termése: t/ha szárazanyag. Évente kétszer kaszálják. Kiváló energetikai és takarmányozási tulajdonságokkal rendelkezik. Könnyen aratható és száradás után a búzaszalmához hasonló eltüzelhető szálas anyagot ad. Jól tolerálja a gyengébb termőhelyi ado ságokat, szikes, sós területeken is eredményesen termeszthető. Elviseli a rövid ideig tartó vízborítást is. A gyengébb termőhelyi tulajdonságokkal rendelkező területek növénye, ahol más szántóföldi növény termesztése már nem gazdaságos. A telepítés évében kb. 50%-os mennyiségű betakarítható széna, magszalma várható. Betakarítása nem igényel drága célgépeket, hagyományos szálastakarmány betakarítógépekkel elvégezhető. Kaszálás után üreges szárának köszönhetően 3-4 nap ala megszárad. Ezután nagyméretű hasáb (kocka) bálába préselik. Energianád 134. kép: Energiafű bálázása Az energianád vagy kínai nád egy nagy biomassza potenciállal rendelkező évelő fűféle. Magyarországon speciálisan a mediterrán éghajlatra nemesíte változatát használják. Az energianád-ültetvények éle artama év is lehet. Legjobban a kedvező csapadékelláto ságú és melegebb területeken terem, ahol az éves átlaghőmérséklet 8 C fölö van. Nem különösebben igényes a talajra. A kínai nád nem kedveli a hosszú ideig tartó vízborítást, de a talaj magas nedvességtartalmát és az időszakos vízbenállást jól tolerálja, vagyis a mélyebb fekvésű

254 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 253 agyagosabb, nedvesebb talajokon is termeszthető, ahol más növény termesztése kedvezőtlen vagy kockázatos. A növény három év ala éri el a kifejle kort. E kezdeti évek után a növény még legalább 15 évig produktív marad. Előnye, hogy lábon képes leszáradni 20 százalék ala i nedvességtartalomra. A betakarítási idő télen, hómentes időszakokban van. Levágására kukoricakombájnt használnak. Szalma 135. kép: Energianád Gabonaszalma, azaz a szántóföldi gabonatermesztés mellékterméke valamennyi művelés ala álló gabonaterületen keletkezik. A szalma elméleti készletét bizonyos feltételek korlátozzák, melyek a következők: A szalma egy részét a szántóföldön a talajba kell forgatni, másrészt számolni kell az álla enyésztési célú felhasználással is. A szalmahozamok nyilvánvalóan függenek a különböző szántóföldi növénykultúráktól. Faapríték Származás, előállítás és felhasználás szempontjából sokféle apríték létezik, és ez igaz az energetikai célra készíte aprítékokra is. Az alapanyag csaknem kizárólag az erdőgazdálkodásban és a fafeldolgozásban keletkező melléktermék. Az aprítékot azért állítjuk elő, hogy a faanyag az energiatermelő berendezésbe könnyen betáplálható, illetve a tűztérben jó hatásfokkal elégethető legyen. Az alapanyagot aprító gépekkel darabolják fel. A méret alapján: finom, normál, durva, osztályozatlan aprítékot különböztetünk meg.

255 254 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 136. kép: Faapríték előállítása Fabrike és pellet Az erdészetben, faiparban és mezőgazdaságban keletkező melléktermékek fűtési célra történő felhasználásának leggyakoribb módja a brike álás (vagy pelletálás). Ez nem más, mint az alapanyag kötőanyag felhasználása nélküli nagynyomású tömörítése. Szinte bármilyen szilárd alapanyag brike álható megfelelő előkészítés után. Leggyakrabban a mezőgazdaságban, álla enyésztésben és a fafeldolgozó-iparban keletkeznek, tüzelési célra remekül újrahasznosítható hulladékok (kukoricacsutka, szalma, ágak, forgács, fűrészpor stb). A brike fűtőértékét és hatásfokát az alapanyag szárazsága, keménysége és az összepréselés határozza meg. A keményfa, barnaszén, faapríték és fűrészpor alapanyagú brike ek a leghatékonyabb fűtőanyagok kép: Fabrike és pellet

256 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 255 Alapanyag-előkészítés A brike álásra szánt alapanyagokat első lépésben egy vagy többlépcsős aprítóval mm finomságú szemcseméretűre kell aprítani. A gyártási folyamat, majd a brike minősége szempontjából rendkívül fontos, hogy az apríték szemcsemérete az előírt méretű legyen. Második lépésben a nyers darálást követően az alapanyag nedvességtartalmát le kell csökkenteni 10-12%-ra, melyet legegyszerűbben szárítással lehet elérni. Csőszárító vagy dobszárító alkalmazásával az apríték lassan eléri az ideális szárazságot. Harmadik lépésben általában vízperme el kondicionálják az alapanyagot. Ez a permet természetesen a szükséges korlát ala tartja a tüzelőanyag nedvességtartalmát, mindössze egy minimális nedves réteget képez a felületen, ami préseléskor kötőanyagként szolgál majd, biztosítva az aprólékok tapadását. Brike álás, préselés A brike alapanyagának (biomassza) tömörítése napjainkban történhet csigás, illetve hidraulikus vagy mechanikus duga yús rendszerrel. A duga yús rendszer által előállíto brike ek minősége sokkal jobb, mint a csigás rendszereké. A duga yús rendszereknél az alapanyag közvetlenül a préscsatornába kerül, ahol többlépcsős préselés által tömöríti össze a préshüvelyben mozgó egy vagy több duga yú (a ól függően, hogy milyen alakú brike et állítanak elő). A hidraulikus rendszerek kisebb teljesítményűek, mint a mechanikusak ábra: Fabrike, pellet előállításának folyamata Szilárdtüzelésű kazánok típusai Vegyestüzelésű kazán A vegyestüzelésű kazán használható nem megújuló (szén) és megújuló energiaforrásokkal is, így a fa, pellet és szén melle növényi hulladék égetésére is alkalmazható. A manuálisan vagy automatikusan adagolt tüzelőanyag a tűztér nagyságától függően 2-6 óra ala ég el. A hagyományos fatüzelésű kazán általában

257 256 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek rostélyon éget el szilárd tüzelőanyagot. Általában egy tűztere van, de vannak külön olaj/gázégővel fűthető tűzteres, ala a szilárd tüzelőanyaggal fűthető második tűzteres kazánok is. Az égéshez levegőbevezetés szükséges, ami nyílt égéstérnél a helyiségbe a külső levegő bevezetését teszi szükségessé. Zárt égésterű kazánok saját külön levegőbevezetéssel rendelkeznek, és rendszerint ehhez megfelelő levegő/égéstermék aknás kéménnyel. A szilárdtüzelésű kazán nyito égéstér esetén rendszerint két huzatszabályozóval rendelkezik. Ezek szabályozásával a kéményen keresztül kialakuló természetes huzat táplálja az égést. A kazán alsó ajtaján lévő primer huzatajtó egy termosztatikus láncos szabályozó segítségével a kazánvíz hőfoka alapján szabályozható. A tüzelőanyag-pakoló nyílás ajtaján található szekunder huzatajtó pedig az égés során felszabaduló gázok oxigén-elláto ságának szabályozását és adagolását teszi lehetővé, ezzel biztosítva a füstmentes égést. Az égés akkor megfelelő, ha világossárga, fehér lánggal ég, nem füstöl, kormoz. Ehhez a tüzelőanyag minőségének biztosítása is szükséges: fatüzelésnél kb. 2 évig fede helyen száríto fa. A friss fa nedvessége kb. felére csökkenti a fűtőértéket, és duplájára növeli a füstgázban a szennyezést. Az égéslevegő nyílásokat teljesen nem szabad lezárni, mert robbanásveszély keletkezhet. Automatikus tüzelésnél a darabos (szén, pellet, apríték) tüzelőanyagot csiga ju atja a tűztérbe, és az égésterméket/égéslevegőt ventilátor nyomja az égéstérbe, illetve ki a szabad légtérbe. Faelgázosító kazán 138. kép: Vegystüzelésű kazán Szemben a hagyományos vegyestüzelésű kazánokkal, a faelgázosító kazánok két különálló tűztérrel vannak kialakítva. A felső kamrában történik a tüzelőanyag úgyneveze tökéletlen égése. Azért ezt a kifejezést használjuk, mert az égéshez szükséges oxigénmennyiségnél kevesebbet ju at az automatizált vezérlés az égéskamrába. Ennek hatására szénmonoxidban, szénhidrogénben és széndioxidban gazdag füstgáz szabadul fel. A hagyományos vegyestüzelésű kazánok, cserépkályhák és kandallók ezt a füstgázt nem tudják hasznosítani, mivel az elvezetés hiányában az azonnal elillan a kéményen keresztül. A felszabaduló füstgáz akár 55-65%- a is lehet az égésterméknek, melyet az alsó kamrába vezet el a rendszer. Ennek a felső kamra méretéhez képest kisebb

258 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 257 alsó térnek a belső felülete kerámiából készül, hogy el tudja viselni a magas, C hőmérsékletet. Ilyen magas hőmérsékleten óriási energia szabadul fel. Az alsó, illetve felső kamra együ esen már tökéletes égést biztosit, melynek minden pillanata automatizáltan vezérelt. A kazán üzemeltetési hőfoka igény szerint változtatható. A vezérlés az égés finomra hangolását a tűztérbe ju ato levegő mennyiségének precíz szabályozásával, illetve elfojtásával szabályozza. Ha a kazán hőfoka közelít az általunk beállíto értékhez, a vezérlés fokozatosan csökkenteni kezdi a levegő mennyiségét, majd a kívánt hőfok elérését követően teljesen el is folytja a légellátást. Ezt követően indul a keringetősziva yú, amely a kívánt helyre ju atja a kinyert hőenergiát. Gazdaságosságának másik oka az akár 12 órára is elnyújto égési idő. Pelletkazán 140. ábra: Faelgázosító kazán részei A pelletkazánokat hasonlóan a faelgázosító kazánokhoz önálló kazánházban kell elhelyezni. A pelletkazánok jellemző működési teljesítménytartománya 5-50 kw, tehát elősorban családi házak hőellátására fejleszte ék ki őket. Hatásfoka 90% fele i, a jellemző füstgázhőmérséklet C. A pelletkazánok egyik nagy előnye a faelgázosító kazánokkal szemben, hogy a szabályozás a tüzelő-

259 258 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek anyag pontos adagolásával történik. Másik előnye a tüzelőanyag betáplálásának automatizálhatósága csigás vagy pneumatikus szállítórendszerekkel. A tüzelőanyag tűztérbe való adagolásának három módja van: a pellet adagolható alulról, oldalról vízszintesen és felülről. Mindhárom esetben a kazán belsejében található szállítócsiga adagolja a pelletet. Az alulról adagolás esetén az égés egy vízszintes tálcán történik, ahova alulról töltődik a pellet. A pellet szintje ekkor jól monitoringozható, viszont hamufeltorlódás, visszaégés léphet fel, illetve a csiga összetömörítheti a pelletet, ami elégtelen égéshez vezethet. Ezért a teljesítményszabályozás a legkevésbé rugalmas. A horizontális adagolásnál nincs akadálya, hogy a hamu a rácson leessen, ezért feltorlódás nem jellemző és a szabályozás rugalmasabb. Visszaégés viszont i is előfordulhat, valamint a csiga i is összetömörítheti a pelletet, ami tökéletlen égést okoz. A felülről történő adagolás esetén a pelletet a gravitáció ejti a tűzágyba, ezért sem visszaégés, sem feltorlódás nem jellemző, a tűzágy homogén, a szabályozás rugalmas. Az égőfej automatikusan tisztul. Viszont a pelletszint követése a tűzágyban csak külön szintjelzővel lehetséges ábra: Alulról történő adagolás (a), vízszintes adagolás (b), felülről történő adagolás (c) A pelletkazánok már teljesen automatizált működésűek lehetnek. A pellet adagolható a pelletraktárból vagy -silóból szállítócsigás vagy pneumatikus rendszerrel. A hamueltávolítás félautomatikus, gyakran hamuprést is tartalmaz. A hamu kézi eltávolítása 2-8 hetente szükséges. Ekkor a kazánt le kell kapcsolni, hagyni kell kihűlni. A normál pellethamu szürkésbarna és szemcsés. Ha a hamu koromfekete, akkor az tökéletlen égésre utal, és szerviz szükséges. A monitoringrendszer általában hibajelző funkcióval is el van látva. A teljesen automatikus vezérlés a pelletet szállítócsigán adagolja a tárolóból a köztes adagolótartályba, ami tartalmazza a visszaégésgátlót, és túlmelegedés esetére egy oltóberendezést. A köztes tartályból szintén csigával kerül be az apríték az oszto ké ónás tűztér primer részébe. A vezérlés szükség szerint begyújtja a pelletet, ami elgázosodik, majd a szekunder tűztérben friss levegő hozzáadásával nagy hatásfokkal ég el a keletkező fagáz. A faapríték a primer tűztérben található rostélyra esik, és o ég el. Ezen a rostélyon az égés során egyre közelebb

260 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 259 kerül az égő anyag a rostélyszegmenshez, mely szabályozo időközönként lebillen, így a tűzteret megszabadítja az égés során keletkező hamutól, megoldódik a tűztér folyamatos tisztítása ábra: Egy felülről töltős pelletkazán felépítése A pellet tárolása történhet pelle ároló helyiségben speciálisan erre a célra gyárto zsáksilóban, vagy ha az épületben nem helyezhető el, akkor épületen kívül föld ala i tárolótartályban. Ha az épület hőigénye nagyon alacsony például passzív- és alacsony energiafelhasználású házaknál, elegendő lehet kazánhoz kapcsolt tárolótartály is. Ebben az esetben a tüzelőanyag kazánba ju atása gravitációs úton történik. A tárolóhelyiséggel kapcsolatban a legfontosabb, hogy száraz legyen, mert ha magas a páratartalom, a pellet magába szívja a nedvességet és morzsolódik, ami használhatatlanná teszi. Normál, lakófunkcióra jellemző páratartalom megfelelő. A tárolóhelyiséget csúszórámpákkal alakítják ki úgy, hogy két os dőlésszögű rámpa segíti, hogy a pellet a helyiség kiürüléséig mindig a gyűjtőfejhez jusson gravitációs úton. Törekedni kell arra, hogy a rámpa és a padló felülete sima legyen. Ajánlo a laminált padlós megoldás. A tárolóhelyiség térfogatának meghatározásánál figyelembe kell venni, hogy a helyiség térfogatának mindöszsze kétharmada hasznos tér ábra: Pelle ároló helyiség egyik lehetséges kialakítása

261 260 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek Faaprítékkazán A faapríték kevésbé homogén, mint a pellet, így automatizált adagolás esetén könnyebben elakad. Ezért robosztusabb, drágább adagolómechanizmus szükséges hozzá, ami kisebb rendszerek esetén költséghatékonyan nem oldható meg. A faapríték kazánokat ennek megfelelően nagyobb társasházak, középületek és épületcsoportok esetén alkalmazzák, jellemző teljesítménytartományuk kw. Tároló kialakítása ugyanúgy lehetséges, mint a pelletkazánoknál. A faapríték-tüzelésű kazánok legnagyobb előnye, hogy folyamatos a tüzelés a fűtési idényben, megszakítás nélküli. Programozo logikai szabályozók (PLC) szabályozzák a gyújtást és a működést. A teljesítmény szabályozható %-os tartományban, 87-90% hatásfok melle. I már megvalósítható a teljesen automatikus működés, vagyis nem szükséges rendszeres tisztítás, hamueltávolítás. Olcsóbb rendszereknél nincs automatikus hamueltávolítás, ilyenkor hetente manuálisan kell a hamugyűjtőt üríteni ábra: Faaprítékkazán adagolóval Faapríték esetén a pneumatikus szállítást nem alkalmazzák, ezért a tartálykocsis szállítás sem jellemző. Dönthető rámpájú teherautóval vagy traktorral szállítják a helyszínre a tüzelőanyagot, és gravitációs úton ju atják a tárolóhelyiségbe. A helyiség kialakítása többféle lehet, de a szállító járműnek közvetlenül meg kell tudnia közelíteni. A tárolóból a kazánba a pelletes rendszereknél robosztusabb, laprugós keverőműtárcsás szállítócsiga szállítja a faaprítékot.

262 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek ábra: Faapríték tárolási megoldásai A kazán elhelyezése A kazán felállítási helyén egy szilárd, nem éghető anyagból készült vízszintes alapra van szükség. A kazánalapnak nagyobbnak kell lennie a kazán alapterületénél, valamint az oldalfalaktól is védőtávolságot kell tartani. A kazán és kiszolgáló gépészeti berendezései számára megfelelő méretű helyre van szükség. Fontos, hogy a kazán minél közelebb helyezkedjen el a kéménybekötéshez. A kazán elő bizonyos méretű kezelési területet is hagyni kell. A kazán elhelyezésére tehát a klasszikus értelemben ve kazánházra van szükség. Szilárdtüzelésű kazánok elhelyezése lakótérben nem megengede. A kazánház kialakításakor fontos figyelni a tüzelőanyag elhelyezésére is. Célszerű, ha a tüzelőanyagból néhány napra vagy esetleg hétre való mennyiség a kazánházban tárolható, természetesen a védőtávolságok betartásával. A fatárolót szintén célszerű a kazánhelyiség közelében telepíteni, valamint fontos a salak és a hamu eltávolításának lehetősége is. A szilárdtüzelésű kazánok elhelyezésénél fontos tényező az égési levegő mennyisége. Nem megfelelő mennyiségű égési levegő esetén az égés tökéletlen lesz, ezzel csökken a hatásfok. A hibátlan égéstermék-elvezetéshez megfelelő huzatú kéményt kell kialakítani. A nem megfelelő huzatú kémény a kazánüzemben fennakadásokat okozhat, fokozo kormolódáshoz, kátrányképződéshez vezethet, ami csökkenti a hatásfokot és a készülék éle artamát.

263 262 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek Puffertároló használata, méretezése Lásd a 8.8 fejezetet, i csupán a méretezésre térünk ki! Puffertároló méretezése tüzelőanyag-felhasználás alapján: Q k b k 3600 V pu = [liter] ρ v c v (Tp umax - T pumin ) V pu : a puffertároló térfogata Q k : a szilárdtüzelésű kazán névleges teljesítménye [kw] b k : a tüzelőanyag leégésének ideje [h] (gyártó adatszolgáltatása alapján) ρ v : a víz sűrűsége [kg/liter] c v : a víz fajhője [kj/kgk] T pumax : a tároló közepes vízhőmérsékletének maximuma [ C] T pumin : a tároló közepes vízhőmérsékletének minimuma [ C] Ezzel a számítással a puffertároló minimális méretét kapjuk meg. Ennél azonban nagyobb méretűre kell tervezni. Példa puffertároló méretezésére: A kazán teljesítménye: Q k = 25 kw Tüzelőanyag leégésének ideje: b k = 2 óra Tároló közepes vízhőmérsékletének maximuma: T pumax = 85 C Tároló vízhőmérsékletének minimuma: T pumin = 30 C V pu = 25 x 2 x ,982 x 4,18 x (85-30) =797 liter Ez esetben a minimális méret 797 liter. Kereskedelmi forgalomban szabványméretek vannak, így a beszerezhető tároló 1000 literes. De érdemes még ráhagyni is, és inkább egy 1500 literes tartályt beszerelni Használatimelegvíz-tároló Használati melegvíz (pl. fürdéshez) tárolására alkalmas. A tároló rendszerű melegvíz-készítés előnye, hogy nagyobb kifolyási mennyiség biztosítására képes, ami magasabb komfortot, illetve nagyfokú kényelmet jelent (cirkuláció és több fogyasztási hely egyidejű ellátásának lehetősége, nagyobb méretű fürdőkádak gyorsabb feltöltése). Hátránya a készenléti energiafogyasztás, valamint az esetleges helytelen méretezésből adódó komfortvesztés. A tárolós rendszerek fűtési módjai közö ma már egyre csekélyebb szerepet töltenek be a közvetlen fűtésű, villamos vagy gázüzemű melegvíztárolók. Mellettük egyre jobban terjed az indirekt fűtésű melegvíztároló, ahol a közölt hőenergia közvetítőközeg (fűtővíz) és egy hőcserélő segítségével adódik át a felmelegítendő használati melegvíznek.

264 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 263 A melegvíztároló szerkezeti felépítése meglehetősen egyszerű. A külső fémburkolat ala általában poliuretánhab található, mely melegen tartja a tartályt. Ez a hab igen jó hőszigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, a napi hőmérséklet-csökkenés mindössze 1-3 C. A tartály készülhet szénacélból, illetve létezik rozsdamentes kivitel is, bár ennek ára jóval magasabb. A szénacél tárolók korrózió elleni védelmét mely gyakori meghibásodási ok a felületkezelés (pl. tűzzománc) látja el. A víztér alsó harmadában helyezkedik el a termosztát hőérzékelője, a hidegvíz-bevezető cső, valamint a fűtőtest is ábra: Használatimelegvíz-tároló metszete Zárt tágulási tartály A hidraulikai rendszerekben lejátszódó hőfokváltozások mia a víz változtatja a térfogatát, melyet egy tömör, rendszerint fémből készült hálózat nem tud felvenni. A zárt vagy más néven membrános tágulási tartály a fűtőberendezésben az üzemi hőmérséklet függvényében változó víztérfogat kiegyenlítésére, illetve a stabil nyomás tartására való. Folyadék hőközvetítésű fűtésrendszereknél nem lehet elhagyni. Lásd 8.6 fejezet! Keringetőszivattyú Lásd 8.6 fejezet! Levegőellátás, szellőztetés, égéstermék elvezetése A vegyestüzelésű kazánban végbemenő égési folyamathoz a levegőben lévő oxigénre van szükség, ezért biztosítani kell a megfelelő mennyiségű levegő bejutását a tűztérbe, valamint a keletkező égéstermék eltávozását. Ezt a feladatot a kéményben létrejövő huzat végzi el. A vegyestüzelésű kazánok elhelyezése csak az égéshez szükséges megfelelő mennyiségű levegőt biztosító helyiségben lehetséges. A gyártók megadják a különféle kazánok huzatigényét (ez az a minimális nyomáskülönbség, ami biztosítja a vegyestüzelésű kazán biztonságos működé-

265 264 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek sét). Ez alapvetően a kémény magasságától, valamint az égéstermék és a külső levegő hőmérséklete közö i különbségtől függ. Tehát a jól méreteze, megfelelő magasságú kémény garantálja a jó légellátást és a füstgáz távozását. A kémény átmérője nem lehet kisebb a kazánkimenetnél, továbbá az áramlás irányába nem szűkülhet. Nem lehet túlméreteze sem, nehogy csökkentse a vegyestüzelésű kazán hatékonyságát, vagy zavarja a tüzelési folyamatot (szaggassa a lángot). Túlzo szívóerő esetén telepíteni kell a vegyestüzelésű kazán és a kémény közötti füstcsatornarészbe egy fojtószelepet (szívásfojtót). A füstgázelvezető rendszer kialakítása A kéményt és a füstgázelvezető rendszert méretezni kell. A méretezés során figyelembe kell venni a tengerszint fele i magasságot, a kazán vagy kandalló típusát, a füstgázelvezetés módját (egyedi/gyűjtő), a fűtetlen és külső térben haladó kéményszakaszok hosszát. A kialakuló huzat függ a keresztmetsze ől és az effektív kéménymagasságtól, ami a kémény kiömlőnyílása és a kazán füstgázkivezető nyílása közö i magasságkülönbség. Családi házaknál jellemzően az effektív kéménymagasság 6 és 12 m közö kell legyen. A kéményeknek nedvességállónak, 400 C-ig hőállónak, 1200 C-ig tűzállónak, sima belső felületűnek kell lenni. A kéményt hőszigeteléssel kell ellátni, különösen a fűtetlen és külső terekben. A kémény tisztítónyílása is légtömör kell legyen. A kémények anyaguk szerint két fő csoportba oszthatók: készülhetnek kerámiából vagy rozsdamentes acélból kép: Kerámia és rozsdaálló acél kéményrendszerek Rendszer feltöltése A különböző rendszerek feltöltési módszere eltérő lehet, ezért mindig az ado rendszer kezelési útmutatója alapján végezzük el. Általánosságban a feltöltési folyamat a következő: A feltöltés történhet a kazántöltő, -ürítő csapon keresztül, mely általában a kazán hátoldalán vagy oldalán található. A tágulási tartály felől is történhet a feltöltést, ha van beszerelve töltő csap.

266 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 265 A rendszer feltöltéséhez el kell zárni a vízleeresztő és légtelenítő csapokat. Rákötjük a feltöltő slagot a töltő csapra, és elkezdjük feltölteni a rendszert. Ha kazántöltőn keresztül csatlakozunk, akkor addig végezzük a töltést, míg a tágulási tartály túlfolyóján meg nem jelenik a víz. Nyomo rendszer esetén nyito légtelenítőkkel addig töltjük, amíg a víz megjelenik. Majd a légtelenítőket lezárjuk, és 1 bar nyomásra feltöltjük a rendszert (fűtés közben ez 1,5-1,6 bar nyomásra emelkedik, mely elég a biztonságos üzemeléshez). Ellenőrizzük a nyomásmérő műszereket! Feltöltés után légteleníteni kell a rendszert. Ha több légtelenítő van, először a legalul lévőt nyissuk meg, míg víz nem folyik rajta. Utána haladjunk felfelé. A feltöltés után be lehet indítani a rendszert. Pár nap elteltével légtelenítsük a radiátorokat, hogy a meleg vízből felszabadult légbuborékok eltávozhassanak Üzembehelyezés Begyújtás elő meg kell győződni arról, hogy: a berendezés teljesen fel van töltve vízzel, hideg állapotban minimum 1 bar a nyomás (zárt tágulási tartály esetén), az elzáró szerkezetek nyito állásban vannak. Ezután következhet a begyújtás. Ez a különböző rendszereknél eltérő módon történhet. Általában gyújtóst és tűzgyújtó eszközt használunk. A begyújtást követően biztosítani kell a tüzelőanyagot. Ez rendszerenként eltérő módon történhet. Lehet naponta többször kézi adagolással, vagy automata rendszer segítségével tartályból, amit elég akár évente egyszer feltölteni. Fontos a rendszer megfelelő beállítása. Manuális rendszereknél a fűtéshez szükséges levegő menynyiségét szabályozhatjuk, ezáltal beállítva egy maximális hőmérsékletet. Automata, vezérelt rendszereknél beállíthatunk különböző jellemzőket. Állíthatunk például maximális, minimális hőmérsékletet, üzemidőt, be-, kikapcsolás idejét stb. A korszerű automata rendszereknél sokféle beállítás létezik a megfelelő hatékonyságú fűtés érdekében Karbantartás, tisztítás A legtöbb fűtési rendszer különösebb karbantartást nem igényel, de időzszakonként el kell távolítani a keletkeze hamut, salakanyagot. Ennek az ideje is rendszerenként eltérő. Lehet kétnaponta, de lehet kéthetente is. A tűztérből a hamu eltávolítható emberi beavatkozással, például egy kaparó eszközzel vagy automata berendezéssel is, mely során a hamu egy ürítő tartályba kerül, melyet csak időszakonként ki kell üríteni. Időnként ellenőrizni kell a fűtési rendszerben lévő víz nyomását is. Ha lecsökken a nyomás, valószínűleg szivárgás keletkeze, amit el kell hárítani, és utántölteni kell a rendszert.

267 266 Biomassza, biogáz tüzelőrendszerek 147. ábra: Hamu automatikus eltávolítása ürítőtartályba

268 Esővíz hasznosítása Esővíz hasznosítása Esővíz gyűjtése A csapadékvíz gyűjtésének legkézenfekvőbb helye az épület teteje. Emelle az innen összegyűjtö esővíz tekinthető a legtisztábbnak. Sajnos a környezet és la evegő szennyeze sége nagymértékben elszennyezheti az összegyűjtö csapadékot. Mivel a csapadék mennyisége területenként eltérő, ezért mértéke függ az ingatlan földrajzi elhelyezkedésétől, a tető méretétől és anyagától. A tető anyaga befolyásolja az összegyűjtö víz minőségét is. Jók a cserép- és műanyag felületek; a fémhéjazat bár sima, a fémionok kioldásának veszélyét hordozza, s hasonlóan a betoncserépnél is várhatók kémiai reakciók. Palatetők a csapadékvíz felhasználáshoz nem ajánlo ak, a bitumenes tetőknél a szag és az elszíneződés veszélye okoz gondot Szűrés, tisztítás A tetőzetről lecsurgó víz szinte mindig tartalmaz szennyeződést, ezért felhasználás elő ezt szűrni, esetleg fertőtleníteni kell. A szűrés mechanikai úton, különböző lyukméretű szűrőbetétek segítségével, míg a csírátlanítás UV lámpa használatával valósítható meg. A csapadékvíz teljes tisztítása tehát három fokozatban történik: 1. durva szűrés, 2. finom szűrés, 3. csírátlanítás. A felhasználási célterüle ől függően a tisztítás a kívánt fokig végezhető. Öntözéshez vagy WC öblítéséhez elegendő a durva szűrés, mosáshoz viszont a finom szűrők alkalmazása is szükséges. Csírátlanításra akkor kerülhet sor, ha a felhalmozo víz huzamosabb ideig hasznosítatlanul marad a ciszternában. Durva szűrés A durva szűrés célja az, hogy elkerülje a tetőzetről lemosódo nagyobb méretű szennyeződések bekerülését a csapadékhasznosító rendszer vízáramába. A durva szűrők két féle típusúak lehetnek: öntisztulók és tisztításra szorulók. Durva szűrés öntisztuló szűrőkkel Az öntisztuló szűrők alkalmazása úgyneveze szűrőrács segítségével már az ereszcsatornában megkezdhető. A szűrőrács tulajdonképpen egy egyszerű drótháló, melynek felületén megrekednek a nedves szennyeződések, majd száradás után ezeket a szél könnyedén eltávolítja.

269 268 Esővíz hasznosítása 140. kép: Szűrőrács ereszcsatornában Egy másik öntisztuló megoldási lehetőség az úgyneveze gyűjtőszűrők (esőlopók) használata. Az esőlopókat ejtőcsőbe kell beépíteni egy olyan szakaszon, ahol a csapadékvíz legalább 1 m-en keresztül függőlegesen elhelyeze, sérülésmentes csőben halad. A berendezés működési elve arra a tapasztalati tényre épül, hogy függőleges helyzetű, ép ejtőcsőben a víz annak belső falán folyik le. A folyadék akadálytalanul halad át a szűrőn, miközben bekerül az elvezető járatba, majd a ciszternába. Ezzel szemben a szennyeződés nem juthat át a szűrőn, ezért a gravitációs erő hatására tovább halad. Az öntisztuló gyűjtőszűrők másik változatánál a szűrőbetét keresztezi a csapadék útját ábra: Gyűjtőszűrők

270 Esővíz hasznosítása ábra: Gyűjtőszűrő szűrőbetét keresztezi a csapadék útját Öntisztuló szűrők alkalmazása föld ala is lehetséges. Ezek a földbe süllyeszte esővízgyűjtő aknában elhelyeze aknaszűrők. A szerkezet működési elve tulajdonképpen megegyezik a gyűjtőszűrőkével, hiszen ez az érkező csapadékvíz irányát keresztező szűrőlapból és a tisztíto víz, illetve a hulladék elvezetésére szolgáló járatból áll. Tisztításra szoruló durvaszűrők 150. ábra: Aknaszűrő A durvaszűrőknek tisztításra szoruló változatai is ismeretesek. Az ilyen típusú berendezések vízveszteség nélkül dolgoznak, de használatuk (főleg a lombhullás időszakában) kockázatos lehet. Bizonyos periódusokban a folyamatos karbantartás elengedhetetlen, hiszen a nagy volumenű szennyezés könnyen duguláshoz vezethet. Ezeket a berendezéseket kialakításuktól függően a vízáram több szakaszában is elhelyezhetjük. Esetükben a szűrőlapot könnyen kiszerelhető és tisztítható szűrőkosár váltja fel. Alkalmazásuknál fontos követelmény, hogy a gyors és rendszeres tisztíthatóság érdekében jól hozzáférhető helyre kerüljenek.

271 270 Esővíz hasznosítása 151. ábra: Tisztításra szoruló durvaszűrő Szűrők alkalmazásával megakadályozható az, hogy nagyobb szennyeződések kerüljenek a csapadékhasznosító rendszer vízáramába. A folyadék teljes tisztításában viszont olyan természetes folyamatok is közrejátszanak, mint a kiülepedés. Ülepedés során a ciszternába kerülő kis méretű szennyezők tömegüknél fogva a tározó aljára kerülnek. E mia a tárolt folyadék felső harmada a legalkalmasabb a vízkivételre. A túl nagy sebességgel érkező folyadékutánpótlás megzavarhatja a lerakódo réteget, ezért a víz áramlási sebességét fékező idomok segítségével csökkenteni kell. Finom szűrés A mosógépek táplálására a durván szűrt csapadékvíz nem megfelelő. A finom szennyezőanyagok kárt tehetnek a gép alkatrészeiben, esetenként pedig a ruhák anyagában is megtapadhatnak. A kisméretű szennyeződések által okozo kellemetlenségek elkerülése érdekében finomszűrők alkalmazása javasolt. A finomszűrő pórusmérete 100 µm ala van, így ez megfelelő tisztítást biztosít mosáshoz is. Az öblítő funkcióval elláto szűrő a sziva yú nyomóvezetékébe van építve. Az öblítést akár 1-2 hetente is meg kell ismételni, hiszen a pórusok kis méretük mia könnyedén eldugulhatnak kép: Finomszűrő

272 Esővíz hasznosítása 271 Csírátlanítás Csírátlanításra akkor van szükség, amikor a felhalmozo csapadékvíz hoszszabb ideig használatlanul marad. Ebben az esetben a folyadék olyan állapotba kerülhet, mely kedvez a mikrobák elszaporodásának. A szaporodás megfelelően alacsony hőmérséklet melle csírátlanítással elkerülhető. Erre a célra speciálisan kialakíto, vízhatlan UV lámpák használhatók. Az ilyen lámpák képesek az összegyűjtö csapadékot a vírusoktól és a baktériumoktól megtisztítani. Az UV fény nem meleg sugárzás, tehát nem járul hozzá a víz hőmérsékletének emeléséhez Tárolás A csapadékvíz tárolására ciszternákat használhatunk. A megfelelő űrtartalmú ciszterna kiválasztásában elsősorban a vízigény és a rendelkezésre álló csapadékmennyiség játszik szerepet. Egy háztartás vízszükségletét általában egy 3-5 m 3 nagyságú tartály tökéletesen kielégíti. Az esővíztározóknak elhelyezés alapján két csoportját különböztetjük meg: felszín fölö i víztározók, felszín ala i víztározók. Mindkét típusnak fontos része az ivóvíz-utántöltő egység, mely vízhiány esetén vezetékes vízzel fogja utántölteni a ciszternát, meggátolva annak kiürülését. Felszín ala i tározók A felszín ala i tározók elsősorban betonból vagy műanyagból készülnek, de léteznek fémből kialakíto változataik is. A betontározók nagy tömegüknél fogva nehezen szállíthatók, ugyanakkor rendkívül ellenállóak. Ezzel szemben a műanyag tartályok igen mobilisak, de sérülékenyek is. A betontározók nagy teherbíró képességük mia ideálisak felhajtófelületek ala i alkalmazásra. Ilyen ciszternákat cementhabarccsal összekötö betongyűrűkből lehet építeni, melyek megfelelő szigetelés után alkalmasak a csapadék tárolására. Föld ala i elhelyezésük biztosítja a bennük felhalmozo víz állandó alacsony hőmérsékletét és napfénytől való véde ségét ábra: Felszín ala i betonciszterna

273 272 Esővíz hasznosítása A felszín ala i tározók másik nagy családja a műanyag készítésű változat. Előnyük, hogy rendkívül könnyűek, ezért gyorsan és egyszerűen telepíthetőek. Hátrányuk, hogy kevésbé teherbíróak, mint a betonciszternák, ezért elhelyezésük fokozo elővigyázatosságot követel. Telepítésükkor figyelembe kell venni, hogy a tartály legfelső része is fagyhatár alá (kb. 80 cm) kerüljön. Így télen nem fenyeget a fagyás, nyáron pedig a túlzo felmelegedés veszélye. Az így kialakíto rendszer teherbíró képessége lehetővé teszi a fölö e történő gyalogos közlekedést, de a járműforgalom már nem megengede. Felszín fölö i tározók 142. kép: Felszín ala i műanyag tároló A felszín fölö i tározók elsősorban műanyagból készülnek. Méretük jóval korlátozo abb a felszín ala i változatokénál, hiszen ebben az esetben nincs földtömeg, ami kiegyensúlyozza a ciszterna falára nehezedő nyomást, ezen kívül pedig helytakarékossági elvárásoknak is meg kell feleljenek. Ilyen tározókat pincékben, esetleg kertekben vagy garázsokban lehet elhelyezni. Beszerelésük jóval egyszerűbb és olcsóbb, mivel nem igényel földmunkát. Méretüket az igények és a műszaki szempontok melle az elhelyezhetőség és a könnyű megközelíthetőség is befolyásolja. Nagy előnyük, hogy a pincében a karbantartáshoz szükséges valamennyi részegység megtalálható, hátrányuk viszont az, hogy hasznos helyet foglalnak, és fennáll az elöntés veszélye is. Helytakarékosabb kivitelezés egyik módja a ciszternaszerelvény alkalmazása. Ilyen esetben a csapadék tárolására szolgáló edényzet több, egymással összekapcsolt tartályból áll. A szerelvényezés nagyon előnyös tisztítás szempontjából, hiszen a részegységek egymástól függetlenül is működőképesek.

274 Esővíz hasznosítása ábra: Pincében alkalmazo ciszternaszerelvény Szivattyúk A csapadékhasznosító rendszerek kiépítésénél alapvetően három típusú sziva yú használatos: búvársziva yú (merülősziva yú), normál szívóüzemű sziva yú, önfelszívó sziva yú. Ezen szerkezetek mindegyike igény szerint ugyanolyan jó hatásfokkal használható, az ideális berendezés megválasztása mégis különösen fontos feladat. A búvár- (merülő-) sziva yú A merülősziva yú a ciszterna belsejébe kerül. A szívócsonkot egy úszó segítségével állandóan a vízfelszín közelében lehet tartani, ami lehetőséget biztosít arra, hogy a berendezés mindig a víztömeg felső, tisztább rétegéből táplálkozzon. A sziva yút a tározóban lévő folyadék hűti, ezért ha ennek szintje túlságosan lecsökken, a tartályt a vezetékes hálózatról kell utántölteni. Fontos, hogy a merülősziva yú még rövid ideig sem működhet szárazon. A folyadékpótlás ivóvíz-utántöltő egységgel egyszerűen és gyorsan megvalósítható. A búvársziva yúk nagy előnye, hogy kialakításuknak köszönhetően rendkívül ellenállóak a kisebb szennyeződésekkel szemben.

275 274 Esővíz hasznosítása Normál szívóüzemű sziva yú 143. kép: Búvár- (merülő-) sziva yú Normál szívóüzemű sziva yúk indítása elő a szívóvezetéket és a sziva yúházat fel kell tölteni vízzel. A vezérlőegység szárazonfutás elleni védelemmel van ellátva, mely vízhiány vagy levegősödés esetén kikapcsolja a sziva yút. Az ilyen sziva yút a ciszternában lévő víz szintjétől alacsonyabban kell elhelyezni. Hatásfoka igen nagy, maga a berendezés pedig csendes. Természetesen a vízfelvételt ajánlatos a felső, tisztább rétegből végezni, erre i is úszóra erősíte flexibilis szívócsövet alkalmazhatunk. Önfelszívó sziva yú Az önfelszívó sziva yú működési szempontból talán az összes típus közül a legrugalmasabb. Ez képes a levegős szívóvezetéken keresztül is átáramoltatni a vizet, ugyanakkor elhelyezhető a ciszternában lévő folyadék szintje fölö is. Egyetlen kikötés, hogy a sziva yút jól hozzáférhető, száraz helyen kell tárolni kép: Önfelszívó sziva yú

276 Esővíz hasznosítása 275 Az önfelszívó sziva yú egyik változata a hidrofor. A hidrofor tulajdonképpen egy légüs el összekapcsolt szakaszos sziva yú. Amikor a sziva yú nem működik, a vízszállításhoz szükséges nyomást a légüst biztosítja, nyomáscsökkenés esetén pedig a sziva yú újra működésbe lép. Így lehetőség nyílik az esővíz megfelelő nyomáson (3-4 bar) történő áramoltatására Szállítás A csapadékvíz szállítására használt vezetékek alapvetően kétféle anyagból készülhetnek. Egyik a műanyagból (polietilénből), a másik pedig a rozsdamentes acélból készült elemek csoportja. Rozsdamentes acél csöveket nemesacélból vagy rézből készült csatlakozóidomokkal köthetünk össze. Ezek kül-, illetve beltéren is rendkívül jól alkalmazhatóak, hiszen egyfelől korróziómentesek, másfelől pedig sima, esztétikus a kialakításuk.a műanyag vezetékeket védőcsövekben kell elhelyezni, mely megvédi ezeket a mechanikai sérülésektől. A részegységeket csővágó ollóval szabhatjuk megfelelő méretűre, ezeket sárgarézből készült kötőidomokkal kapcsolhatjuk össze. A csatolandó csővégeket kissé meg kell lágyítani (pl. forró vízbe való áztatással), ami lehetővé teszi a gyors és pontos illesztést. Csőfektetéskor a következő fontosabb szabályokat kell betartani: A csöveket fagyhatár ala, legalább 80 cm mélyen vezetjük. A föld ala i csövek legkisebb átmérője 100 mm. Házon belül legalább 1 cm/1 m eséssel vezetjük a csöveket. A csövek esése nem lehet több mint 5 cm/1 m. Folyásirányban a cső keresztmetszet nem szűkülhet. A lefektete csővezetékek 90 -os irányváltását két darab 45 -ban hajlíto elem összekötésével oldjuk meg Felhasználás Esővízzel helye esíthető a WC-öblítés, a mosás, a takarítás és a kertöntözés vízigénye. Ez egy háztartás teljes vízigényének akár 50%-a is lehet. Étkezési célra, mosogatáshoz és tisztálkodáshoz viszont továbbra is ivóvízre van szükség. Az esővíz lágy, ezért vagy kevesebb mosószert, vagy vízlágyító adalék nélküli, körynyezetbarát mosószereket használhatunk (házilúg, mosószappan, mosószóda) Vízfelesleg kezelése, elhelyezése, szikkasztás Ha már az esővíztároló tartály teljesen megtelt, a felesleges vizet a rendszerhez kapcsolt szikkasztóban felfoghatjuk. A fölösleges vizet egy süllyeszte, perforált (lyuggato ) falú műanyag szikkasztóblokkba, -alagútba vagy -aknába vezetjük, amely tárolja, majd egy kavics szűrőágyon keresztül visszavezeti a talajba. Ez-

277 276 Esővíz hasznosítása által megfelelő szinten tartható a talajvíz, megakadályozhatók a vízfolyások, a csapadékvíztározók és a meglévő csatornahálózatok túlterhelése. Csapadékvíz szikkasztó elhelyezésének alapelvei Az épüle ől és fák gyökérzetétől legalább 5 méteres védőtávolságra legyen. A szikkasztási sík a talajvízszint fele legalább 1 méterrel legyen. Gyalogos forgalom esetén a földtakarás legalább 30 cm. Gépjármű forgalom esetén a földtakarás legalább 60 cm (a felület lehet burkolt). A szikkasztót 200 g/m 2 geotextíliával kell burkolni. Nagy vízgyűjtő terület esetén célszerű több szikkasztót építeni. A szikkasztó építése A munkagödör alját és oldalait el kell simítani, és geotextíliával kibélelni. Erre kell rátölteni a kavicsot, vagy fektetve elhelyezni az egymáshoz rögzíte szikkasztó blokkokat. A beömlő és levegőztető csövek rákötése után a teljes felületet be kell fedni geotextíliával. Végül a föld visszatöltése és tömörítése következik ábra: Esővíz szikkasztása