Hıszivattyúzás egy kitörési lehetıség

Átírás

1 Hıszivattyúzás egy kitörési lehetıség Elıadó: Komlós Ferenc ny. minisztériumi vezetı-fıtanácsos Elektronikus elérhetıség: illetve 1

2 Mottó Forrás: Marx György: A MARSLAKÓK ÉRKEZÉSE. Akadémia Kiadó, 2000 A természettudomány azt írja le, hogy mi van. A technika azt is megcsinálja, ami még nincs. Kármán Tódor ( ) 2

3 Legfontosabb gondolataim amirıl beszélni szeretnék Miért foglalkozom 1997-óta a címbeli témával? A hıszivattyú szerepe Energiahatékonyság-növelés Megújuló energiaforrások (napenergia és földenergia) Hıszivattyús rendszerek szezonálisteljesítmény-tényezıje Magyarország Európa fürdı nagyhatalma Jó példák Magyarországon ( Magyarország Európa hıszivattyú nagyhatalma lehetne?!) Az import dömping letörésére hıszivattyú fejlesztés és gyártás beindulása, eddig elért eredmények További kibontakozásra új lehetıségeink 3

4 A hıszivattyú szerepe 4

5 Energiahatékonyság-növelés hıszivattyús rendszerrel Forrás: Ajánlott irodalom 5

6 Megújuló energiaforrások (napenergia és földenergia) Forrás: Dr. Mádlné Szınyi Judit: A geotermikus energia készletek, kutatás, hasznosítás. Grafon Kiadó, Nagykovácsi, Az EU RES megújuló energia direktíva végrehajtása a tagországokban tól kötelezı. Részlet a direktívából: 2. cikkely (megújuló forrásokból elıállított energia). Fogalommeghatározások légtermikus energia : hı formájában a környezeti levegıben tárolt energia; geotermikus energia : a szilárd talaj felszíne alatt hı formájában található energia; hidrotermikus energia : a felszíni vizekben hı formájában tárolt energia. 6

7 Célunk legyen, hogy az energiahatékonyságunkat mielıbb jelentısen növeljük Kevesebb légkondit, folyadékhőtıt és hőtıberendezést építsünk be hıszivattyúzási feladatra, valamint készüljünk a vonatkozó EPBD recast 31/2010/EU direktíva hazai bevezetésére, és ezáltal minıségi hıszivattyús rendszerek épüljenek a magyarországi energiafogyasztók érdekében! Részlet a fenti direktívából: A költségoptimalizált minimumkövetelményeket meg kell határozni a határolószerkezetekre és az épületgépészeti rendszerre december 31. után épülı új középületeknek, valamint minden december 31. után épülı új épületnek közel nulla energiaigényő épületnek kell lennie. Hatályba lépés: legkésıbb július 19-ig, nemzeti szabályozással. Alkalmazás: január 9-tıl kötelezı. 7

8 MEHCsT Új Széchenyi Terv (ÚSZT) Ezeknek a korszerő termékeknek és az Új Széchenyi Terv (amely szintén 10 évre elıretekintı gazdaságfejlesztési program) segítségével kitörési ponttá válhat gazdaságunk egészének a dinamizálására, ill. jelentısen hozzájárulhat építıiparunk beindításához, a kis- és középvállalkozások fellendítéséhez, új munkahelyek létesítéséhez. Sok év után most megelégedéssel mondhatom, hogy minden feltétel megvan és megteremthetı, hogy Magyarországon is elterjedjen az építmények főtésének és hőtésének energetikailag leghatékonyabb módszere, a hıszivattyús technológia. A 82%-os importot jelentı földgáz nemzetgazdaságilag túl értékes primerenergia-hordozó ahhoz, hogy elavult vízmelegítıkben vagy kazánokban C hımérséklethez hıtermelés céljából eltüzeljük. 8

9 Hıszivattyúk COP [kw/kw] mérésének eredményei, a hıszivattyúk teljesítménytényezıjének (COP) változása 35 C el ıremenı vízhımérséklet esetén Forrás: Rybach L., Prof. Emeritus. illetve CH WP Test Center (ajánlott irodalom 1.9. ábra: 162. oldal) 9

10 Szezonálisteljesítmény-tényezı (SPF) Fontos hangsúlyozni, hogy a szezonálisteljesítménytényezıt, ill. az SPF valós értékét mérések alapján lehet meghatározni: a hıszivattyú által felvett villamosáramfogyasztás [kwh] és a hıszivattyú által leadott hımennyiség mérésével [kwh]. Pontos értéke számos adottságtól és körülménytıl függ. Pl. az adott épület funkciójától, használatától, a hıforrás és a hıleadás mindenkori hımérsékletszintjétıl, a hılépcsıktıl, a főtési idıszaktól, a külsı és a helyiségek belsı hımérsékletétıl, a vezérléstıl, a szabályozástól, a hıszivattyús rendszer tervezésének, kivitelezésének, üzememeltetésének (pl. szellızés, helyiség túlfőtés) és karbantartásának szakszerőségétıl, a társadalmi szokásoktól, a fogyasztói magatartástól. 10

11 Hıszivattyús rendszerek szezonálisteljesítménytényezıinek (SPF [kwh/kwh]) fejlıdése különféle hıszivattyú típusokra ( ) Forrás: Fanninger, European Heat Pump Association. Version , p.5 11

12 SPF [kwh/kwh]-hez kapcsolódó jogszabály javaslataim Tévhit, hogy a lényeg a gépre jellemzı COP [kw/kw] értékben rejlik! A tervezett hıszivattyú mőködési üzemóraszámának az ellenırzése a rendszerbe vagy a hıszivattyúba beépített üzemóra-számlálóval történhet. A hıszivattyús tarifa módosítása: az SPF értéke alapján utólagos évenkénti elszámolással, kb. három tarifa bevezetése lenne kívánatos hőtésre is kiterjesztve (pl. 3,5 4,5; 4,5 felett 5,5; 5,5 felett). Továbbá hıszivattyús statisztika szabályozása lenne kívánatos a hiteles elszámolás érdekében. 12

13 Széles körben ismert szlogen, hogy Magyarország Európa fürdı nagyhatalma Az Új Széchenyi Terv 1. programja a Gyógyító Magyarország Egészségipari Program. Ennek része fürdıfejlesztéseink energiahatékony folytatása. A nagykırösi termálvizes fürdı bıvítés c. projektnél a hıtermelı berendezések jelentıs része magyar fejlesztéső villamos hıszivattyú, amelyek termálvizes hıforrást hasznosítanak, a medencetér párátlanítását pedig hulladékhı hasznosítást lehetıvé tevı speciális kivitelő hıszivattyús készülékek biztosítják (részletek késıbbi dián). A földgáz kiváltása, a termálvíz és a hulladékhı energiatakarékos felhasználása nevezetesen az ésszerő és hatékony energiagazdálkodás minden fogyasztónak érdeke! 13

14 Hulladékhı hasznosításra energiahatékony példa a kiskırösi termálfürdı évi bıvítése. A hıszivattyús bıvítés a meglévı Termálfürdı elfolyó vízét illetve hulladékhıjét használja fel hıtermelésre. Az új úszó- és tanmedence fotói (kiskırösi termálfürdı) Forrás: Ajánlott irodalom 14

15 A kiskırösi termálfürdı új hıszivattyús hıközpontja és új épületrészei Forrás: Ajánlott irodalom 15

16 Nagykırösi strandfürdı bıvítés gépészetének elvi kapcsolási rajza Forrás: MHT-OVGY-Dolgozat 3. szekció ( kézirat) Fodor Zoltán Komlós Ferenc: Termálvizes fürdı bıvítése hıszivattyúk alkalmazásával 16

17 Dániában (Lystrup) látható a világ elsı aktív, energiatermelı családi háza Forrás: A 200 m 2 hasznos alapterülető családi ház CO 2 -semleges épület, amely alapvetıen a Nap energiáját használja fel. A tetıablakok és a függıleges üvegfelületek együttes területe a padlófelület 40%-a. Az energiaigények csökkentését 7,0 m 2 napkollektor, 50,0 m 2 napelem és hıszivattyú biztosítja. A lakóépületet úgy tervezték egészséges és kellemes komfortra, hogy élete során több energiát termeljen, mint amennyit elfogyaszt. 9,0 kwh/m 2 -re becsült évi fajlagos energiatöbblettel számolva, kb. 40 év alatt a ház annyi energiát állít majd elı, mint amennyit felhasználtak az építıanyagainak elıállításához, így a mérleg ezen a ponton fog kiegyenlítıdni, ezután pedig már csak 17 energianyereség fog keletkezni.

18 Magyar fejlesztés: Air2Floor Néphıszivattyú (2) Szabadalmi bejelentés száma (Patent pending): Forrás: HungLogHome Kft. (Prof. Török Vilmos) 19

19 Magyar fejlesztés: Air2Floor Néphıszivattyú (3) Kiegészítı egység kapcsolási vázlata Szabadalmi bejelentés száma (Patent pending): Forrás: HungLogHome Kft. (Prof. Török Vilmos) 20

20 Hidrotermikus hı hıszivattyúzási lehetıségei a Duna vízgyőjtıjén A településen élı emberek a környezet romlásából elsısorban a levegı minıségének a változását érzékelik. Statisztikai adatok mutatják, hogy országunk lakosságának több mint a fele szennyezett levegıjő területen él. A legsúlyosabb helyzet városainkban ott alakult ki, ahol kevés a növényzet. Az egyedi főtés jelentıs hıveszteségei és a lakáskomfort növelése is indokolja az áttérést a csoportos főtésre, ami 20 25%-os energiamegtakarítást jelent annak ellenére, hogy a főtött helyiségek bıvülésével jár. Energiahatékonysági és környezetvédelmi szempontból a nagyobb egységet ellátó központi főtés az elınyösebb megoldás. Ilyen megoldások a többszintes épületeket ellátó épületfőtés/hőtés, az épülettömbfőtés/hőtés, az épületcsoportfőtés/hőtés és a távfőtés/távhőtés, amelyek jobb hatásfokot, és 21 kevesebb veszteséget jelentenek.

21 Távfőtés centralizált és decentralizált megoldású hıszivattyús rendszerrel Forrás: MHT-OVGY-Dolgozat 1. szekció ( kézirat), Fodor Zoltán Komlós Ferenc: Hidrotermikus hı hıszivattyúzási lehetıségei a Duna vízgyőjtıjén. Átfogó tervre lenne szükség 22

22 Felszíni vizek energetikai hasznosítása Forrás:Komlós Ferenc Fodor Zoltán: Elfolyó hidrotermikus energia hasznosítása hıszivattyúval távfőtési rendszerekhez I Hőtı-, Klíma- és Légtechnikai Épületgépészeti szaklap, VÍZ-, GÁZ-, FŐTÉSTECHNIKA ÉPÜLETGÉPÉSZETI SZAKLAP HKL MELLÉKLETE Elvi vázlat. Távfőtés a Dunával (vagy más felszíni vizekkel) és hulladékhıvel (távfőtés földgáz nélkül) Alapelv: a felhasználási helyre kis hımérséklető tápvizet kell szállítani kis veszteséggel, és a felhasználási helyen hıszivattyúval hasznosítani. Főtés a Duna vizével: a folyóvíz felhasználása során az elıkészítési (pl. ülepítés, szőrés, lágyítás, gáztalanítás) módszerek azon megoldásai kerüljenek alkalmazásra, amelyek feltétlenül szükségesek, és az adott cél elérésére a legalkalmasabbak. 23

23 Ismeretes, hogy a világ talán legtöbb országát összekötı folyama a Duna. Mellékfolyóival együtt húsz ország területérıl győjti össze a vizet. Ezért is ajánljuk az Európai Unió Duna Régió Stratégia projektek közé a hıszivattyús rendszerek alkalmazásának elterjesztési feladatát. Célunk a hıszivattyúipar megteremtésével új munkahelyek létrehozása. Forrás: Komlós Ferenc Fodor Zoltán: Városok hıszivattyús főtése. Átfogó tervre lenne szükség. Magyar Épületgépészet, LX. évfolyam, 2011/5. szám. 24

24 Az EUDRS-ba javasoljuk a Heller-projektet (hıszivattyú-projektet) A Duna menti városoknak kiemelkedı hidrológiai adottságaik vannak. E környezeti erıforrás hıszivattyús hasznosítása a Duna melletti városok (Duna menti országok és fıvárosaik: Bécs, Pozsony, Budapest, Belgrád) levegıjét és környezetét élhetıbbé, egészségesebbé teheti. Csökkenthetjük energiafüggıségünket, és ha idejében fejlesztjük az ehhez szükséges korszerő technikát, új exporttermékek gyártásával térségünkben vezetı szerephez is juthatunk. Minden lehetséges és ígéretes különféle megújuló energiahasznosító eszköznél képesek vagyunk arra, hogy el tudjuk kerülni az ún. import dömpinget. 25

25 Országunkban még fehér folt a növényházak meleg vizes főtése/hőtése- vagy légfőtése/léghőtése hıszivattyúval Forrás: Mary H. Dickson and Mario Fanelli: What is Geothermal Energy? 26

26 Növelt hımérséklető hıszivattyúk radiátoros hıleadójú központi főtésekhez (1) Komlós Ferenc: Hıszivattyú kitörési lehetıség. Bautrend 5. évfolyam, 2011/május A hıszivattyús technika kiemelkedı minıségi elınyei: - nincs helyi károsanyag-kibocsátása, - megújuló energiát hasznosít, és - használata az energiahatékonyság növekedését jelenti. A meglévı épületek hıszigetelésének és tömörségének fokozása már a radiátoros központi főtéseknél is lehetıvé teszik a hıszivattyúk gazdaságos alkalmazását. A gazdaságosság mindenekelıtt a méretezési külsı hımérséklethez tartozó, jóval kisebb főtési elıremenı hımérsékletbıl és az ún. növelt hımérséklető hıszivattyúk kifejlesztésébıl adódik (9 kw-tól 96 kw-ig tízféle teljesítményre és különbözı felhasználói igényre kifejlesztett Vaporline GBI(x)-HACW hıszivattyúcsalád). 27

27 Növelt hımérséklető hıszivattyúk radiátoros hıleadójú központi főtésekhez (2) Forrás: Geowatt Kft. Ezen növelt hımérséklető hıszivattyú család esetében az elérhetı főtıvíz-hımérséklet 63 C, és emelt h ıfokszintő hıleadók esetén primer oldali keringetı szivattyúval számolva a várható SPF = 4,1 4,5 a jelenlegi SPF = 3,0 3,5 alacsony hıfokszintő hıleadókkal tervezett átlagos érték helyett. Ezt alapvetıen a hıszivattyús körfolyamatban gızbefecskendezéssel, közbensı elıhőtéssel lehet elérni (Copeland EVI kompresszorral). Fontos, hogy a körfolyamat teljesítményszabályzását nem termosztatikus szelep, hanem egy kisebb lengéső, elektronikusan vezérelt expanziós szelep és a teljesítményváltozás miatt változó áramú munkaközeg kiegyenlítését egy beépített munkaközegtartály biztosítja. 28

28 Növelt hımérséklető hıszivattyúk radiátoros hıleadójú központi főtésekhez (3) Forrás: Geowatt Kft. 9 kw-tól 96 kw-ig tízféle teljesítményre és különbözı felhasználói igényre: főtés; főtés és passzív hőtés; főtés és elınykapcsolással hmv készítés; főtés és aktív hőtés, valamint elsıdleges hmv-hıcserélı angolul desuperheater, továbbá a különféle hıhordozókra (földhı, felszíni víz, levegı, hulladékhı) kifejlesztett hıszivattyúcsalád egyik tagjának a beépítés helyén készített fotóját láthatjuk a következı ábrán. 29

29 A Vaporline GBI13-HACW folyadék/víz (B/W) hıszivattyú prototípusának bukaresti beépítése (2009.) A 180 m2-es családi ház homlokzata és hıközpontja; a rendszerhez 3 db 100 m hosszú, U-hurkos földszonda csatlakozik Forrás: Geowatt Kft. 30

30 A Vaporline GBI(x)-HACW sólé-víz (B/W) magyar fejlesztéső és gyártású hıszivattyú típuscsalád GBI13-HACW jelzető tagjának burkolat nélküli fotója Befoglaló méretek: szélesség: 720 mm, mélység: 955 mm, magasság: 775 mm Forrás: Geowatt Kft. 31

31 Budakalászi meglévı lakóépület radiátoros rendszerő központi főtésének hıtermelı cseréje Forrás: Geowatt Kft. A radiátoros rendszeren és az épületen semmilyen átalakítás nem történt. A hıszivattyú a pincében került elhelyezésre a gázkazán helyébe Főtött alapterület: 180 m 2 A főtésiteljesítmény-igény: 12 kw A hmv-igény: 60 C-on 240 liter/nap A beépített hıszivattyú típusa: Vaporline GBI13-HDW Főtési teljesítménye: 12,4 kw; COP = 4,6 (B0/W35) Új típusú kétkondenzátoros készülék, nagy hmv teljesítményigény kielégítésére (6 tagú család) HMV teljesítmény: 12 kw Szondamélység: 100 m Szondák száma: 2 db Max. főtıvízhımérséklet: 50 C A tervezett SPF = 4,4 (a földoldali keringetı szivattyúval) Elızetes számítás szerint ezen épület fogyasztása a növelt hmv funkcióval: 6900 kwh/főtési idıszak SPF = 4,5 (a földoldali keringtetı szivattyúval) Jelezzük, hogy a budakalászi nagycsaládos felhasználó az elmúlt évben gázfogyasztás támogatással a főtés és hmv fogyasztási költség 300 ezer forint volt. Jelenleg ezer forint között várható a hıszivattyúra való áttérés miatt. 32

32 Budakalászi meglévı lakóépület hıszivattyús hıközpontja Fotó: Geowatt Kft. 33

33 A megújuló energiaforrások használata az épületgépészet területén egyre nagyobb szerepet kap például a Mélyszegénység (hıszivattyús épület, csoport és távfőtés); Meglévı épületeknél (növelt hımérséklető hıszivattyúk alkalmazása); Új bérlakásoknál a rezsiköltség radikális csökkentése miatt; Passzívházak terjedése; CO 2 semleges épületek (EU-direktiva); Aktívházak (fejlıdési irány); Hıkomfort-igény magyarországi fejlıdése; Nyári villamos-energiacsúcs (már nagyobb, mint a téli csúcs); A japán természeti és nukleáris katasztrófa és hatása a földgázárváltozásra; 34

34 Ma már egyértelmő, hogy a Föld bolygó helyett az embereket kell megmenteni! Forrás: NASA fotó A hıszivattyús rendszer által kiváltott szén-dioxid-mennyiség meghatározásánál egyrészt a közvetlenül kiváltott fosszilis tüzelıanyag révén megtakarított kibocsátás elkerülését kell figyelembe venni, másrészt a hıszivattyús körfolyamat munkavégzéséhez szükséges befektetett energia fosszilis energiatartalmát kell értékelni. Ha ehhez a munkához villamos energia szükséges, akkor az országos energiamérlegekben villamosenergia-termelésre felhasznált primer energiahordozók arányából kiindulva értékelik az energiaegységre jutó globális CO 2 -terhelést, mert ekkor helyi (lokális) viszonylatú CO 2 -terhelés nincs. (Ezzel kapcsolatos részletes számítások az ajánlott irodalomban.) 35

35 Megköszönöm szíves figyelmüket az Hıszivattyú (Heller) - projekthez kapcsolódó mottóval: Ha azt kérdezik, hogy nem késtünk-e el, hogy visszafordítható-e még az a rombolás, amit az emberiség ejtett a természeten, a válaszom az, hogy nem késtünk el. Amíg él az akarat, addig sosincs késı. Ha pedig az emberek közösen akarnak valamit, akkor azt meg is teszik, ezáltal érvén el céljukat, bármi is legyen az. (Teller Ede) 36

36 Ajánlott irodalom Komlós Ferenc Fodor Zoltán Kapros Zoltán Dr. Vajda József Vaszil Lajos: Hıszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára. Magánkiadás: Komlós F., Dunaharaszti, A lektorált, 215 oldalas, A4-es formátumú, színes kivitelő szakkönyv 27 táblázatot és 152 ábrát tartalmaz. 37