A hazai épületenergetika súlyponti témái és esélyei a jövőben Cservenyák Gábor ügyvezető igazgató KLIMASOL Kft.
A különböző energetikai pályázatok TOP, KEOP, KEHOP, stb. kiírása, műszaki dokumentációra vonatkozó tartalmi követelményei nem egyértelműek. Nem tartható fenn az a gyakorlat, hogy KEHOP pályázati kiírásban egy szöveges feladatleírás, hozzá tartozó költségbecslés legyen a pályázati tartalom. Nyertes, megvalósult pályázat esetén az elvégzett feladat ellenőrzése, számonkérése során az indikátorok (energetikai jelző számok) ellenőrzése, megvalósulása alapvetés. Ellenőrzésnél fontos lenne, az elkészült tervdokumentáció részletes műszaki tartalma és költségvetése alapján való megfeleltetés. A dokumentáció készítéséhez az épület részletes elemzése nélkülözhetetlen. Minden belső és külső energetikai vonatkozás figyelembevétele megkerülhetetlen.
Az elkészült dokumentáció, ill. pályázati anyag alapján o o o o o o pályáztatás, versenyeztetés, kivitelezői kiválasztás, projekt menedzsment megválasztása, a tervezők további intenzív közreműködésének szerződéses biztosítása, kivitelezés menete, üzembehelyezés intenzív tervezői közreműködéssel, üzemeltetés, ellenőrzés, tervezői felelősség. Az épületenergetikai rekonstrukciók elsősorban KEHOP v. más pályázatokkal történnek. Fő súlypontok: Fontos az un. mélyfelújítás célként való meghatározása, megvalósítása. Fontos a megújuló energiahányad növelése ésszerű keretek között. Az épület vagy objektum valós fűtési energiaigényének meghatározása. o téli állapotra, o nyári állapotra. A pályázati kiírás műszaki tartalmának való megfeleltetés. Nézzük néhány közintézmény vizsgálati eredményeit a súlyponti témák tükrében:
1. Átfogó (komplex épületre vonatkozó) épületenergetikai vizsgálat a jelen állapot feltárására (középfokú oktatási intézmény példája kapcsán) - Épület kora, épületszerkezetek hőtechnikai jellemzői, vizsgálat számítással, épületenergetikai tanúsítás (WinWatt) (jelenlegi követelmény és eredeti, számított hőtechnikai jellemzőkkel) - Hőveszteség az építéskori (szerkezetek számított adatai és a jelenlegi előírások szerint) - Hőnyereség belső technológiák (épületeken belül telepített technológiai rendszerek, rendszerelemek állandó és változó hőterhelése, hőleadása, stb.) - Hőterhelés külső napsugárzás (árnyékolás, passzív szerkezetek, stb.) Belső (emberek, világítás, informatikai berendezések, egyéb, stb.) hőterhelés. Ezek viszonya, hatásai (változó, állandó). 4
Az épület komplex felmérésekor számba kell venni a hőfejlesztő készülékeket (számítógépek, irodai berendezések, stb.) ezek üzemi idejét és várható hőterhelését. 2. Az épületek meglévő energetikai rendszereinek átfogó vizsgálata - Fűtési rendszer típusa, kora, főberendezések állaga, kihasználtsága - Fűtési hőleadók eredeti teljesítmény meghatározás ellenőrzése (90/70 C, 80/60 C, stb.) - A hőleadók túlméretezési mértékének meghatározása Csőhálózat ellenőrző méretezése, beszabályozás vizsgálat - Energiaközpont részletes vizsgálata (Kazánok túlméretezése, teljesítménye, hatásfok (mérése?)) - Hűtési rendszer hálózatának ellenőrzése (túlméretezés?) módszer hasonló, mint a fűtési rendszernél - Hűtőközpont hő- és villamos teljesítmények meghatározása, ellenőrzése, üzemviteli adatok beszerzése - A légtechnikai rendszerek felmérése, teljesítménye, áramlástechnikai, akusztikai ellenőrzések, villamos teljesítmények (mérése?) 5
- A rendszerek állagának, kialakításának felülvizsgálata, üzemviteli adatok alapján módosítási javaslatok feltárása. -Légtechnikai beszabályozása lehetőségei, ellenőrzése - HMV rendszer vizsgálata, teljesítménye, állapota, stb. - Világítási rendszer vizsgálata, a lehetőségek feltárásával - Összefoglaló értékelés a jelenlegi rendszerek teljesítményéről, (esetleges mérési eredmények feldolgozásával), módosítási lehetőségek feltárásával, stb. - Megbízóval egyeztetett áttekintés a jelenlegi állapotról, melyben az üzemviteli idők is megjelennek. 6
3. Hőtechnikai méretezés az állapotfeltárás alapján a jelenlegi komplex rendszerekre, mint állapotra - A meglévő rendszerek pontos ismeretében hőtechnikai méretezés a jelenlegi hőtechnikai elvárások szerint - A hőtechnikai méretezés a homlokzati szerkezetek esetleges utólagos hőszigetelésével, nyílászáró cserével meghatározott szerkezeti jellemzőkkel történik. - A hőtechnikai méretezésnél figyelembe kell venni a 2. lépésben feltárt hőnyereség, hőterhelés hőveszteség csökkentő hatását. - A méretezés végső célja az épületegyüttes belső funkcióból eredő minden ráhatásnak a figyelembe vételével meghatározott valós hőigényének számítása. Ebben feltétlenül szerepelni kell a téli fűtési belső hőnyereségek fűtési rendszerre gyakorolt hatásának, ill. a nyári esetleges hűtési igények és belső technológiai hőfolyamatok kapcsolatának. - Összefoglaló értékelés grafikonos formában az épületegyüttes eredeti tervezési, a jelenlegi, illetve a fejlesztés utáni állapotok hőigényeinek összevetésével. 7
Vizsgálatok, tanulságok Az épületek korszerűsítésével előálló problémák: fűtési rendszer teljesítmény túlméretezés, szabályozatlanság filtráció kezelése, mértéke nyílászáró cserével előálló CO 2 feldúsulás belső technológiai hőfejlődés (PC, más gépek, stb.) szellőzetlenség emberi hőleadás világítás külső hőterhelés utóbbiak figyelembe nem vétele a jellemző Számos szakcikk foglalkozott e témakör hatásaival, problémáival. (Dr. Magyar Zoltán, Dr. Kajtár László, Dr. Kalmár Ferenc és munkatársaik) Minden szakmai fórumon kiderült, hogy az épületenergetika általános jelenlegi művelésével komoly gondok vannak. Tanúsítások, auditálások színvonala nem kielégítő, téves következtetései, eleve kódolt túlméretezések Más megközelítés szükséges. 8
Nem választhatók el megítélésünk szerint a komforttényezők, szempontok az energiagazdálkodás a környezeti hatások a bekerülési költségek A következő vizsgálati témakörben kiemelt szerepet szántunk a fokozott légzárású nyílászárókkal előálló légállapotok kezelésének az energetikai viszonyokat alapvetően befolyásoló belső, (technológia, stb.) hőterhelés hatásainak télen, nyáron A meglévő épületek fűtési energiaigényeinek számításánál a WinWatt ajánlásokat ad a filtráció figyelembevételére. Az épület jelenlegi állapota meglévő ablakok, szellőztetés ablaknyitással a számításban WinWatt ajánlás szerinti filtrációval Korszerűsítés után új fokozott légzárású ablakok gépi szellőztetés (frisslevegő fejadaggal), CO 2 koncentráció érzékeléssel (tényleges üzemidővel számolva) 9
A WinWatt új ablak esetére is ad ajánlást a filtrációra. Ez az ablaknyitásos szellőztetés energetikai többletigénye (radiátorfelület, fűtőber. telj. növelés) biztosítására szolgál. Számításaink szerint a bemutatott módszer rendre kisebb légforgalmat eredményezett, mint a WinWatt számítás. 1.példa: Egy 16 tantermes iskola, ahol az üzemidő ciklusokat és hatásokat vizsgáltuk: Meghatároztunk egy üzemidő sort a tanítási rend szerint: pl. fűtési ciklusban 130 nap, napi 6-8 óra üzem, CO 2 érzékeléssel vezérelt változó mértékű a nap további részében szakaszos üzemidő 2 óránként 15 perc üzem (1,5 óra/nap) Ezzel véltük biztosítani a filtráció kiegyenlítését. Hétvégeken, tanítási szünetekben fűtés takaréküzem + szakaszos légtechnika 4 óránként 20 perc, azaz napi 2 óra üzemidő. 10
Hogy mennyire fontos az egyes épületek tényleges hőháztartásának vizsgálata, álljon itt egy példa: 16 tantermes Általános Iskola Az épületben keletkező hőteljesítmény többletek összegzése Télen: külső hőterhelés 46,0 kw emberek (420 főx120w/fő, hx0,7) 35,3 kw irodai berendezések (villamos teljesítmény disszipált hője) 11,0 kw világítás (e=0,7) 8,0 kw Összesen: (nyereség) (Számításban (e=0,7) 70 kw értékkel vesszük figyelembe.) 100,3 kw Nyáron (júniusi tanítási idő befejezéssel): külső hőterhelés emberek (420 főx120w/fő, hx0,7) irodai berendezések (villamos teljesítmény disszipált hője) világítás (e=0,4) légtechnika hűtési igény Összesen (hűtési igény) 240 kw 36 kw 11 kw 6 kw 36 kw 329 kw 11
Mivel a nyári csúcsterhelésű időben tanítás nincs, ill. a csúcs rövid idejű az egyidejűséget = 0,5-el vesszük, (számításban (e=0,5) 147 kw). A nyílászáró cserével szükségessé váló gépi szellőztetés térfogatárama 8500 m 3 /h. Hővisszanyerés hatékonysága 0,75. Gépi szellőztetést kap még a konyha, étterem, ill. tornaterem. Összesen 4200 m 3 /h. Hővisszanyerés hatékonysága 0,55. Fűtési energiaigények összegzése a bázisértékre vonatkoztatva: a jelenlegi állapotban (a WinWatt alapján 0,8-as filtrációval) 375 kw a fejlesztés után (filtráció nélkül) 213,7 kw (mesterséges szellőztetéssel a fűtési energiaigény 44%-kal csökken) Fűtési energiaigény korszerűsítési javaslattal, gépi szellőztetéssel. transzmissziós hőigény légtechnika hőigény hővisszanyeréssel egyidejű fűtési hőigény összegzett belső hőfejlődés (hasznosítható!) Fűtési ciklusban belső hőfejlődéssel csökkentett hőigény 81,4 kw 32,0 kw 113,4 kw -100,3 kw 113,4 kw Az egyidejű fűtési hőigény (113,4 kw) a jelenlegi bázisértékhez (375 kw) képest 70% fűtési energia megtakarítást jelent. 12
A téli hőmérleg minden energia nyereség és veszteség együttes figyelembevételével - tényleges igényt fogja mutatni, elkerülve az épület indokolatlan túlméretezését. A képződött belső hő így hasznosítható az épület fűtésében. Hűtési energiaigény összegzése nyáron: a kiadódó hőterhelés WinWatt szerint (figyelembe véve a nyár eleji tanévzárást csökkentett értékkel) 240,0 kw belső hőfejlődés (lásd korábban) 53,0 kw tervezett légtechnika hűtési igénye 36,0 kw összes hűtési igény 329,0 kw Ez a nyári időszak szünidejét figyelembe véve (e=0,5) 164 kw hűtési igényt jelent a számításokban. Természetesen a légtechnika üzemeltetésénél, ill. a hűtésnél a nyári éjszakai levegővel való szellőztetést is figyelembe kell venni. Összegezve kijelenthető, hogy az épületek részletes külső-belső energetikai viszonyainak vizsgálata nélkül az energetikai audit torz képet fog eredményezni. Az ez alapján készült kiviteli terv pedig energetikailag erősen kifogásolható lesz, a túlméretezés automatikusan beépül a rendszerbe! 13
2. példa: 24 tantermes szakközépiskola, 5 különböző tájolású és funkciójú tantermeinek légállapot vizsgálata. A mérések 2016. január 20-22. ill. január 25-28. közötti időtartamban készültek. Két mérési grafikon bemutatása: 202. sz. tanterem (külső levegő hőmérséklet + 6 o C, külső levegő CO 2 = 680 ppm) 14
15
Következtetések: a 2. tanóra végén ablaknyitásos szellőztetés (1 ablak 1,5 m 2 ). Közben tanterem ajtó folyosó felől nyitva. A folyosó-zsibongó térben 160-180 diák tartózkodott. A CO 2 tartalom nem csökkent, hanem változatlan maradt, a kialakult keresztirányú légáram inkább növelte a tanteremben azt, a folyosó felől beérkező feldúsult levegővel. a 4., 5. szünetben tanári felügyelettel nyitott ablak (2 m 2 ) és zárt ajtó mellett jelentős légcsere alakult ki, jellegében minden szünetben azonos módon. A gondos szellőztetés mellett sem érte el azonban a minimum követelményként elfogadható 1000 ppm értéket a CO 2 tartalom. 263. sz. gépterem (külső levegő hőmérséklet + 3 o C, külső levegő CO 2 =720 ppm) 16
17
Következtetések: elfogadható szellőztetés csak a 2. és 5. szünetben volt. Ekkor a CO 2 tartalom jelentősen csökkent. a 3. szünetben nyitott tanterem ajtó mellett volt a szellőztetés. A zsibongó felől beáramló CO 2 -ben magas tartalmú belső levegő konzerválta a tanterem légállapotát. Így a következő tanóra végén már megközelítette a káros értéket! Figyelemre méltó a belső légállapot alakulása, a tartósan magas hőmérséklet és alacsony páratartalom (oka a létszám csökkenése). A vizsgált helyiségek CO 2 tartalom alapadataival (ha a CO 2 =1000 ppm értéket tekintjük alapnak) tantermenként átlagosan 560 m 3 /h (változó létszám) szellőző levegő igény jelentkezik. 18
24 tanteremre 13440 m 3 /h frisslevegő igény van. 1 főre vetítve ez (32-40 m 3 /h, fő). Ablaknyitásos, rendszeres szellőztetéssel bejuttatva a frisslevegőt a hőveszteség 135,5 kw éves szinten az elvesztett hőtartalom 280,47 GJ/év az eltüzelt gázmennyiség, mint veszteség 9165 m 3 /év (311,3 GJ/év) ez az adott iskola gázszámlája alapján 1.139.010,- Ft/év költséget jelent. A tervezett, változó térfogatáramú, CO 2 tartalomról vezérelt gépi szellőztetéssel (0,75 hővisszanyerési hatékonyság) 70,1 GJ/év a gázfogyasztást tekintve hőmennyiségben 77,8 GJ/év adódik. az iskola gázszámlája alapján ez 284.405,- Ft/év költséget jelent. A tervezett szellőztetéssel az éves hőenergia költség megtakarítás (1.139.010-284.405 =) 854.605,- Ft/év lesz. 19
Az energetikai igények fejlesztés előtti és utáni összehasonlítása az iskola példáján Fűtési + HMV energia igények vizsgálata 20
Fűtési + HMV energiaköltségek vizsgálata 21
Megtérülési idő vizsgálata (év) Megjegyzés: A dőlt betűs számok a légtechnika elhagyása esetén ablaknyitásos szellőztetés szükséglete szerinti megnövelt fűtőfelületek és fűtési rendszer klt. növekményt, ill. a főzőkonyha blokk valamint öltöző és WC blokkok gépi szellőztetésének (hővisszanyeréssel) költségeit tartalmazzák. 22
CO 2 kibocsátás értéke (t/év) 23
A mérésekből, ill. számításokból kapott eredmények alapján látszik, hogy a CO 2 tartalom érzékeléssel vezérelt, változó térfogatáramú frisslevegős szellőztetést nagy hatékonyságú energia visszanyeréssel megvalósító légtechnikai rendszerek az épületek komplex felújítása esetén nem nélkülözhetőek. a frisslevegős rendszereknek az épület adottságaihoz igazodó, egyszerű kialakítású, de komfortos levegőbevezetést biztosító, rendszereknek kell lenniük. a kezelt terek csak befúvást kapnak túlnyomással, távozó levegő elvezetés a vizesblokkok irányába koncentráltan, a vizesblokkokban elszívással egyenlíthetők ki.
25
A villamos fogyasztások alakulását bemutató grafikonok is több tanulsággal szolgálnak: a fejlesztéssel a villamosenergia igény inkább nő, mintsem csökken, a hőszivattyú, mint fogyasztó belépése jelentős növekedést eredményez, a hőszivattyú üzemeltetési költsége geotarifával van figyelembe véve, a napelemes rendszer telepítésével a fejlesztéssel megnövelt villamosenergia igény gyakorlatilag a jelenlegi költségszintre, vagy az alá csökken (esetünkben 13,4%-kal), a fejlesztés utáni energiaigény tehát megújuló energiahasznosítású rendszerekkel együtt, valamint az újonnan belépő légtechnikai energiaigényt is figyelembe véve a jelenlegi energiaigényhez képest a jelentős többlet ellenére sem okoz többletköltséget.
27
Talajszondás hőszivattyús bivalens rendszer (Miskolc, Gimnázium) épületszerkezet temperálással 28
Talajhőszonda rendszer helyszínrajza
1. talajhőszonda csoport
Épületszerkezet temperálás kivitelezés közben
Fényi Gyula Jezsuita Gimnázium és Kollégium energiafogyasztás kimutatás (I. ütem)
Termálvíz, mint primer energiahordozó, talajvíz hőszivattyús rendszer, hagyományos gázkazános hőellátás összehasonlító vizsgálata (termálfürdő KEOP pályázat kapcsán)
Energiaellátás beruházási és üzemeltetési vizsgálata termálhő, talajhő és gázkazán esetén
Településfűtés, ipari v. mezőgazdasági hőellátás energetikai vizsgálat geotermikus városi távfűtés hulladékhő hasznosításával (különböző visszasajtolási feltételek mellett)
Megújuló energiahasznosítású hőellátó rendszer - áttekintő ábra Ezen terv a Klimasol Kft. szellemi alkotása, a szerzői jogi törvény értelmében szerzői jogvédelem alatt áll!
Bekevert forróvíz 90(95) C (267 m 3 /h) 25,5 MW 57,65 MW Városi távvezetékről érkező fűtővíz 60 C (533 m 3 /h) 32,15 MW 1. sz. településfűtés 70/40 C (316 m3/h) 11 MW Előremenő fűtővíz 70 C (800 m 3 /h) 57,65 MW Mezőgazdasági és ipari épületek fűtés 70/40 C (484 m3/h) 16,5 MW Visszasajtolással elvesztett (hasznosítható) hőmennyiség 40 C (800 m3/h) 30,15 MW Megjegyzés: A Környezetvédelmi Felügyelőség által elfogadott 40 C visszasajtolási hőmérséklettel elvesztett, de több lépcsős hasznosításban (hőszivattyú) hasznosítható hőmennyiség 30,15 MW Agglomerációs települések geotermikus fűtés hőmérlege közvetett (hőcserélős) hőhasznosítással -15 C külső hőmérsékletnél
Bekevert forróvíz 90(95) C (267 m 3 /h) 25,5 MW 57,65 MW Városi távvezetékről érkező fűtővíz 60 C (533 m 3 /h) 32,15 MW 1. sz. településfűtés 70/40 C (316 m3/h) 11 MW Mezőgazdasági és ipari épületek fűtés 70/40 C (484 m3/h) 16,5 MW Előremenő fűtővíz 70 C (800 m 3 /h) 57,65 MW 2. sz. településfűtés 70/40 C (300 m 3 /h) 21,58 MW Visszasajtolással elvesztett hőmennyiség 8 C (800 m3/h) 8,57 MW Agglomerációs települések geotermikus fűtés hőmérlege többlépcsős (hőcserélő+hőszivattyú) hőhasznosítással -15 C külső hőmérsékletnél
Bekevert forróvíz 90(95) C (267 m 3 /h) 25,5 MW 3. sz. település belépéséhez szükséges primer fűtővíz többlet (173 m3/h) 16,43 MW 1.sz. településfűtés 70/40 C (316 m3/h) 11 MW Mezőgazdasági és ipari épületek fűtés 70/40 C (484 m3/h) 16,5 MW 74,08 MW Városi távvezetékről érkező fűtővíz 60 C (533 m 3 /h) 32,15 MW Előremenő fűtővíz 70 C (800 m 3 /h) 57,65 MW 2. sz. településfűtés 70/40 C (300 m 3 /h) 21,58 MW 3. sz. településfűtés 70/40 C (97 m3/h) 24,43 MW Visszasajtolással elvesztett hőmennyiség 8 C (953 m3/h) 0,57 MW Megjegyzés: A három település többlépcsős geotermikus rendszerrel a jelenlegi 800 m3/h víztömegáram 17-20%-os növelésével (960 m3/h) gyakorlatilag 100%-os hőkihasználtsággal ellátható! Agglomerációs települések geotermikus fűtés hőmérlege többlépcsős (hőcserélő+hőszivattyú) hőhasznosítással -15 C külső hőmérsékletnél
Köszönöm a megtisztelő figyelmet! 41