SUGÁRZÓ FŰTÉSEK ÉS HŰTÉSEK HŐSZIVATTYÚS RENDSZERBEN (ÉLETTÉR EMBER EURÓ ENERGIA ÉPÍTMÉNY)* Komlós Ferenc okl. épületgépész-mérnök Levelezési cím: 2330 Dunaharaszti, Klapka György u. 41/1. Mobil telefon: (30) 496 3912 E-mail: komlosf@pr.hu Összefoglalás Magyarországon a felhasznált energia kb. 3,7 %-a származik megújuló energiaforrásból. Ez az érték jelentősen kisebb, mint ami az adottságainkból következne. Jogos energiapolitikai követelmény a hasznosítás eszközeinek széleskörű szakmai ismertetése. Ilyen eszköz a hőszivattyúk nagy családja, amelyeknek mai generációja a természet energiájának jelentősen jobb hasznosításával segítheti a környezetkímélést. A korszerű hőszivattyús rendszer elvileg szinte minden meglévő melegvíz üzemű központi fűtéshez csatlakoztatható. A sugárzásos hőleadású, melegvíz üzemű központi fűtésnél, a hűtés (ha szükséges) átkapcsolható hőszivattyúval megvalósítható. Ekkor a nagy méretű hőátadó, ill. hőfelvevő felület, az emberre kedvező hőmérsékletű sugárzó hatása következményeként, azonos hőérzethez (PMV) a belső tér és a külső tér közötti léghőmérséklet-különbség, fűtéskor és hűtéskor egyaránt, néhány fokkal kisebb lehet. Ez további energia-megtakarítást eredményez, különösen a kis hőkapacítással rendelkező kapilláris-csőregiszteres kialakítás esetén. Az emberi fejlődés természetátalakítással jár, a természet a rajta képzett ún. sebeket, amíg az ember harmóniában élt vele, regenerálni tudta. Viszont az ipari forradalom óta bekövetkezett természeti erőforrások pazarlása, a fokozódó környezetszennyezés globális katasztrófa bekövetkezéséhez vezet. Az emberiség nem hajlandó a technika áldásairól, ill. a kényelemről (a komfortról) lemondani, ugyanis nagy részéről nem is mondhat le, de a káros mellékhatásokat le kell fokozatosan csökkenteni, és ha lehet, kiváltással megszüntetni. Ha meg akarunk maradni egészségesen élő közösségi lényeknek, akkor ökológiailag érzékeny gondolkodásra van szükség [26]. Változtatni szükséges a környezetett kizsákmányoló magatartásunkon. Szakmánkban jelenleg az értékrend átalakul: azaz csökken a rövid távú, és növekszik a hosszú távú érdek érvényesítésének szerepe, de napjainkban, sajnos, még csak a rövid távú érdekek érvényesülnek. Bizonyára jelen konferencia hozzájárul a legnehezebb feladat megoldásához: gondolkodásunk megváltoztatásához, ezáltal az energiatudatos, környezetbarát viselkedéshez, a fenntartható építés útjára való átállásra. Charles J. Kibert professzor az 1994. évi CIB-konferencián következőképpen fogalmazott: A fenntartható építés: egészséges épített környezet létrehozása és felelősségteljes működtetése, ökológiai alapelvekre támaszkodva és az energiaforrások hatékony felhasználására törekedve. [10]. Mottóként idézem Martin Heidegger (1889-1976) német filozófus lényegre törő bölcseletét: Az ember nem a létezők ura, hanem a lét pásztora. Az építész az épület tájolásával, tömegalakításával, hőszigetelésével, légtömörségével, hőtároló képességével, üvegezésével, árnyékolásával, a különféle funkciójú helyiségek épületen belüli elhelyezésével jelentősen befolyásolni tudja az épület energiaigényét [14]. Minél tudatosabb és szakszerűbb a tervezés, annál kevésbé van szükség nem megújuló energiaforrások 1
igénybevételére. Az építész, a statikus, az energetikus és az épületgépész alkotó együttműködésével olyan építmény hozható létre, amelynél a megújuló-energia fűtésre és hűtésre (a felsoroltakon kívül, többek között szellőztetésre, szárításra és nedvesítésre is) felhasználható. Az épületek jelentős befolyást gyakorolnak a hosszú távú energiafogyasztásra. Lakások és az ún. tercier ágazat fogyasztása, amelynek meghatározó részét az épületek jelentik, az EU végső energiafelhasználásának jelenleg a 40 %-a, és hazánkban is hasonló az arány [28]. A fentiekre is figyelemmel, a legnagyobb energiamegtakarítást, az energiatermelés és az energiafelhasználás ésszerűsítésével, az építmények hőveszteségének csökkentésével, valamint a fűtőberendezések optimális, európai értékrend alapján történő kiválasztásával és üzemeltetésével érhetjük el. Világosan kell látnunk, hogy jövőnket hosszú távon csak a fosszilis energiaforrások (szén, kőolaj, földgáz) teljes körű kiváltásával leszünk képesek megőrizni. Az energiahatékonyságot javító megújuló energiaforrásokat hasznosító eszközök közül a hőszivattyúra országunkban is fokozott figyelem hárul [5]. A hőszivattyúk elméleti tárgyalásának alapját a Carnot-féle termodinamikai körfolyamat (a körfolyamat az óramutató járásával ellentétes irányú) képezi, amely négy megfordítható (reverzibilis) állapotváltozásból áll (1. ábra.) [3]. 1. ábra. A teljesítménytényező Carnot-féle körfolyamatban (2 izotermikus és 2 izentrópikus állapotváltozás) Forrás: MSZ EN 255, pr EN 14511:2004 Ha a körfolyamat ideális, akkor adott hőmérséklethatárok között (pl.: Tc és To) a Carnotféle körfolyamat rendelkezik a legnagyobb hatásfokkal (η), ill. teljesítménytényezővel ( az 1. ábrán a teljesítménytényező jelőlése CARNOTCOP). Azonos hőteljesítmény eléréséhez ez a körfolyamat használja fel a legkevesebb energiát. E körfolyamat hatásfoka, ill. teljesítménytényezője csupán az ún. két hőtartály abszolút hőmérsékletétől (Tc és To) függ. A gyakorlatban elérhető teljesítménytényező értékére függ: az elpárolgási hőmérséklettől, amelyet a hőforrás hőmérséklete határoz meg, a véges hőmérséklet-különbségek nagyságától az elpárologtatónál és a kondenzátornál, az alkalmazott gép hatásfokától, a segédberendezések energiaszükségletétől stb. Természetesen az elpárolgás feltétele, hogy a hőforrás hőmérséklete a munkaközeg forráspontjánál magasabb legyen. A valóságos teljesítménytényező az ideálisnak általában kb. 45 65 %-a [29]. A kisebb értékek kisebb berendezésekre és nagyobb hőmérsékletkülönbségekre, a nagyobb értékek pedig a nagyobb berendezésekre és kisebb hőmérsékletkülönbségekre vonatkoznak. A hőszivattyú olyan gépi berendezés, ill. készülék, amely alacsony hőmérsékletű hőt von ki általában a levegőből, földből vagy vízből, és azt nagyobb hőmérsékleten bevezeti az épületbe. Mondhatnánk: környezetből a hőt - külső energia befektetése árán - szivattyúzza jól 2
használható hőmérsékletre. Sok helyen - szinte mindenütt - van alkalmas környezeti hőforrás, amelyet csak hőszivattyúval lehet energetikailag kedvezően hasznosítani [23]. A 2. ábra a többféle hőforrást csoportosítva mutatja. 2. ábra. Hőszivattyúk lehetséges hőforrásainak csoportosítása A hőszivattyú, mivel a hűtőgépből származtatható, megfelelő kivítelezésben a kivitelétől függően alkalmazható hűtésre is. Az ún. többcélú hőszivattyúval egyidejűleg lehet fűteni és hűteni is, ezért használata energiatakarékossági okok miatt rendkívül fontos [37]. Energetikai szempontból kedvező, hogy a hőszivattyúk alkalmazhatók épületek fűtésére, hűtésére, de akár szellőzésére és használati melegvíz előállítására is. Napjaink leghatékonyabb műszaki eszköze annak, hogy energiát takarítsunk meg, és a szén-dioxid-kibocsátást csökkentsünk [8]. A hőszivattyúk a megújuló és a hulladékenergiák hasznosításával elősegítik a fosszilis tüzelőanyagok gazdaságosabb felhasználását, így jelentősen mérsékelik az építmények energiaellátásának üzemeltetési költségeit. A természetes (megújuló) energiaforrások hosszú távon állnak rendelkezésre. 3. ábra. Kompresszoros hőszivattyús rendszer elvi vázlata A 3. ábrán látható, hogy hőszivattyús rendszeren a bevezetett energiát, a kompresszor energiaellátását és a hőforráshoz kapcsolódó berendezéseket (elpárologtató oldalhoz), valamint a hasznos energiához ill. a hőhasznosításhoz kapcsolódó berendezéseket (kondenzátor oldalhoz) együttesen értjük. 3
A hőszivattyúkat új épületeknél célszerű általában monovalens üzemmódú berendezésre tervezni. Ilyenkor a külső falak-, a padló-, a mennyezet jó hőszigetelése, a hőszigetelt üvegezés és a kishőmérsékletű fűtési rendszer alkalmazhatósága jelenti a kedvező építési adottságokat [19,20]. Az ún. alacsony energiafelhasználású épületeknél előfordul, hogy a fűtési hőszükségletet, a szellőző berendezésbe épített ún. levegő-levegő hőszivattyú is tudja biztosítani, amely az épületből távozó levegő hulladékhőjét használja fel a friss levegő felmelegítésére [17]. A jövő technikájával kapcsolatban azt is fontos hangsúlyozni, hogy a hőszivattyú működése, a bevezetett energia (lásd az 1. táblázatot) is származhat megújuló energiaforrásból, vagy hulladékhőből. Utóbbira példa az abszorpciós sűrítésű hőszivattyú, ahol a bevezetett energia sarjúgőz. 1. táblázat. Kompresszoros hőszivattyú motorhajtásának energiaforrásai A környezetvédelem növekvő szerepe, az energiaárak állandósult emelkedése, a hőerőművi berendezések átlagos hatásfokának emelkedése, a motorgyártás és a hűtéstechnika (a kompresszorok) fejlődése, az épületek fokozott hőszigetelése következtében a technika mai szintjét képviselő hőszivattyúk az épületgépészetben új fejlődési korszak előtt állnak. Rövid távon már a kazán mellett is be lehet tervezni a hőszivattyúkat. Elsősorban a környezeti levegő mint hőforrás hasznosításra, bivalens (vagy multivalens) berendezésként, alternatív üzemmódban működtetve. A kishőmérsékletű fűtésekhez pedig monovalens hőszivattyús berendezésként már megkezdődött az alkalmazásuk országunkban. Energiagazdálkodási szempontból hangsúlyozom, hogy a hazai gyakorlatban leginkább elterjedt villamos hőszivattyúk alkalmazásakor a bivalens (vagy multivalens) berendezést és az alternatív üzemmódú működtetést előnyös választani, mert ekkor nincs szükség az erőművek teljesítményének növelésére. Ez esetben a fűtési energiaigény jelentősen nagyobb részét a hőszivattyú fedezi, és csak a téli hidegebb időben van szükség kazánra. A villamos hajtású hőszivattyúkkal szemben már csak ritkán, de elhangzó érv, hogy országos szempontból nem támogatható, mert a magyar villamosenergia-termelésnek rossz a hatásfoka. A következő oldalon lévő 2. táblázat ill. diagram (1951-től ill. 1960-tól) rögzíti a hőerőművi berendezések időszakonként változó átlagos hatásfokát. A bemutatottak alapján megállapítható, hogy a hatásfok az utóbbi évtizedben javult, de a jövőben, a vonatkozó szakirodalom alapján, ismét hatásfoknövelés várható [33,38]. Fontos jelezni még azt, hogy az energiaválság óta bekövetkezett technikai fejlődés jelentősen emelte a beépített hőszivattyúk évi átlagos teljesítménytényezőjét [34]. Szakirodalmi példa alapján említem, hogy a magyarországi lakások 10 %-ára vonatkoztatva egy fűtési idényben a megtakarítás értéke olajenergiában számolva 400000 t/év lenne [12]. A jelenlegi kb. 75 %-os energiaimportunk a leírt mennyiséggel csökkenhetne [18]. 4
2. táblázat. Hőerőművi berendezések átlagos hatásfoka és a kiadott villamos energia fajlagos hőfogyasztása (a táblázat mellett diagramban is feltüntetve) Forrás: [38] A fűtésre vonatkozó németországi tapasztalatokat rögzíti a következő ábra. Az 4.ábra diagramjából egyértelműen kiolvasható a különféle hőszivattyúk használatának energetikai előnyei mellett a régi kazán cseréjének szükségszerűsége! Jelzem, hogy a kishőmérsékletű fűtésekhez jól illeszkedik a földgáztüzelésű kondenzációs kazán [11]. De például az ábrát tanulmányozva kiolvasható a hőszivattyú jellemzője: az üzemeltetéséhez bevezetett villamos energiát - a megújuló energia felhasználásával - megtöbbszörözi. 4. ábra. Különböző hőtermelések primerenergetikai hatásfoka Forrás: [34] 5
A különféle hőszivattyúk közé sorolható a széles körben ismert villamos kompresszoros hőszivattyú mellett a Magyarországon jelenleg még elterjesztésre váró földgázmotoros hőszivattyú és a szintén gázenergiával működő, abszorpciós sűrítésű hőszivattyú [36]. A 5. ábra egy lakóépület fűtését biztosító gázmotoros levegő-víz hőszivattyús rendszer kapcsolási rajzát illusztrálja. Itt a hőszivattyú kompresszorát nem a szokványos villamos motor, hanem földgázzal üzemeltetett belső égésű motor (1) hajtja. A motor és a kipufogógáz hőtartamát hőcserélő (6) hasznosítja. Így a gázmotoros hőszivattyúnál a kondenzátorhő mellett fűtésre felhasználják a kipufogógáz és a motor hőjét [24]. 5. ábra. Gázmotoros levegő-víz hőszivattyús rendszer Forrás: [2] A hőszivattyú működési elvét az 5. ábra felhasználásával szemléltetem. Az elvi kapcsolási rajz jobb oldalán jól látható a hőszivattyú négy fő része (4, 2, 5, 12): - a környezeti levegőt hőforrásként hasznosító elpárologtató (4), - az elpárologtatott munkaközeget a kompresszor (2) nagyobb nyomásra sűríti, a nyomás növekedésével a kondenzációs hőmérséklet is emelkedik, - a munkaközeg nagy nyomású gőze a kondenzátorba (5) jut, itt a munkaközeg átadja hőjét a nála alacsonyabb hőmérsékletű hőfelvevő közegnek, miközben lecsapódik, - a munkaközeg az expanziós szelepen (12) keresztül a kondenzátorból az elpárologtatóba kerül. Az expanziós szelepben a munkaközeg nyomása a kondenzátor-nyomásról az elpárologtató nyomására csökken. Eközben a munkaközeg folyadék halmazállapotú kis része elgőzölög, az ehhez szükséges párolgási hőt a folyadék halmazállapotú résztől vonja el, ezáltal a munkaközeg jelentősen lehűl. A munkaközeg elpárologtatóba áramlásával a körfolyamat pedig ismétlődik. A hőszivattyú fő részeit csővezetékek kötik össze, amelyben a munkaközeg zárt rendszerben áramlik. A munkaközeg újabban már csak ózonbarát ún. alternatív hűtőközeg lehet. 6
Földhő (talajhő) hasznosítására, illetve talajkollektorok csővezeték-rendszereire mutat jellemző kialakítási részleteket a 6. és 7. ábra. [30]. A mi éghajlati viszonyainknál a vízszintes elrendezésű talajkollektor a talajfelszíntől kb. 1,0 m mélyre kerüljön (ilyen esetben a csővezeték elrendezése egysoros). Ekkor a napsugárzás hatása kedvezően érvényesül, ha a talaj felszínén sincs árnyékos terület. A Tichelmann-féle csővezeték-rendszer lényege, hogy a vezeték elrendezése nyomáskiegyenlítésre is szolgál, az azonos vezetékhosszúság azonos nyomáskülönbséget eredményez. A függőleges elrendezésű talajkollektor (földszonda) a talajfelszíntől általában max. 100 m legyen, teljesítményigénytől függő a darabszám, ami akár több száz is lehet. Kedvező lehet adott esetekben a sokkal rövidebb szonda is (fúrások költsége). 6. ábra. Épületen kivüli hőfelvevő kör vízszintes elrendezésű talajkollektorának ún. Tichelmann-féle csővezetékrendszere Forrás: SIEMENS cég 7. ábra. Hőszivattyúval fűtött többszintes épületek hőfelvevő köreinek, ún. függőleges elrendezésű talajkollektorainak (földszondáinak) különböző csővezetékrendszerei Forrás: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE (EPRI) 7
A földgáz energiájával működő hőszivattyúk hazai megjelenésekor nyilván többször kérdés lesz: kazán vagy hőszivattyú? A hőszivattyú alkalmazása szakmai szempontból nagy kihívást jelent. Adott esetben általában egyedi igényt kell kielégíteni, adott helyszínhez, a rendelkezésre álló energiaforráshoz, az építmény és az építtető speciális igényeihez igazodó, optimális megoldást kell találni. Ha alkalmazás mellett döntünk, akkor azt gazdaságossági számításnak kell megelőznie. Ennek tartalmaznia kell a megvalósítható variációkkal kapcsolatban a beruházási-, energia- és üzemeltetési költségek összehasonlítását [14]. A hőszivattyú kishőmérsékletű rendszerekhez kapcsolható gazdaságosan, ezért célszerű a rendszert ún. épületszerkezet temperálás, padlófűtés, fal- és mennyezetfűtés (ill. hűtés), esetleg nagy felületű radiátoros fűtés keretében megvalósítani [9,32]. Ezeknek a javaslatoknak az alkalmazása esetén magas teljesítménytényezőt és megfelelő gazdaságosságot érhetünk el. 8. ábra. Kompresszoros hőszivattyús rendszer napkollektorral társítva. Az ábra jobb oldali felső részében napjainkban egy korszerű hőszivattyús rendszer átlagosnak mondható (teljesítménytényező: ε 4) hőszivattyújának energiafolyam-ábrája van feltüntetve ( 1 egységet fizet, de 4 egységet kap a fogyasztó ) Forrás: EVN Energie - Versorgung Niederösterreich Aktiengesellschaft 1994. p. 5 (Energiefluβschema) A 8. ábrán felismerhető, hogy a megújuló energiák közül a vízenergiát, mint kisebb hőmérsékletű hőenergiát (hőforrást) a Dunával ábrázoltam. Ennek az is az oka, hogy dr. Heller László (1907-1980) professzor, akadémikus 1948-ban védte meg doktori disszertációját Zürichben, amelynek témája a hőszivattyúk alkalmazásának technikai-gazdasági feltételei volt [1]. Elképzelései között szerepelt Európa második legnagyobb folyójával a parlamentünk fűtése. A hőszivattyúk világméretű terjedésével napjainkban igazolódnak gondolatai. Példa erre az új berlini Bundestag épületének fűtése és hűtése. Itt a hőszivattyús berendezést úgy alakították ki, hogy megfelelő átkapcsolással télen fűtő-, nyáron pedig hűtőberendezésként üzemeljen [27]. 8
Miután a hőszivattyú valamely megújuló energiaforrás, vagy hulladékhő felhasználását teszi lehetővé, környezetvédelmi és energiagazdálkodási szempontból általában pozitív a hatása. Ugyanakkor fontos kiemelten hangsúlyozni a gazdasági alkalmazási indokoltságot. A konkrét megtérülési mutató (évek száma) a beruházás megtérülési idejének szokásos számításával megkapható, célszerű EU átlagárakkal is ma már kiszámolni. Jelezem, hogy élettartamuk hasonló a hűtőgépekhez (25 35 év). A hőszivattyús rendszerek alkalmazhatóságát jelentős mértékben meghatározzák a felhasználás helyi körülményei, amit a teljesítménytényező (ε) adott esetre kiszámított értéke jellemez [13]. Statisztikailag kimutatható, hogy az ún. átlagember napjának 85 90 %-át épületben tölti [6,16]. Ismeretes, hogy az épületek fizikai élettartama száz év körüli [7,15]. A hosszú élettartam miatt is a hőszigetelési követelményeket úgy kell szigorítani, hogy a fűtési rendszert kishőmérsékletű fűtőberendezéssel meg lehessen valósítani. A hőszigetelés jelentős javítása a fűtés, a hűtés és a légszennyezés-csökkentés szempontjából is előnyős. A szubjektív hőérzet (közérzet) akkor optimális, ha az emberben az anyagcsere során végbemenő kémiai égésből felszabaduló hő és az emberi test által leadott, továbbá a munkavégzésre fordított hő egyensúlyban van. Tapasztalat, hogy az emberi test hőcseréje legnagyobb mértékben sugárzással befolyásolható [4,25]. Az is megfigyelhető, hogy a hőmérséklet térbeli egyenlőtlensége kisebb, ha a fűtőtest nagyobb részben sugárzással adja le teljesítményét. Energiatakarékossági és hőkomfort okokból is kedvező a kishőmérsékletű (te = max. 55 ºC) sugárzó fűtések széleskörű elterjedése [31,35]. A hőszivattyús rendszerek létesítését is növelné a kishőmérsékletből adódó gazdaságilag megtérülőbb alkalmazás. A technika mai szintjén álló ún. láthatatlan fűtési megoldásoknál (9. ábra. Kis méretű lakás korszerű fűtését mutatja vázlatosan) a hűtési üzemben általában a hőleadó felület hőfelvevő is lehet, a fűtőközeg helyett ilyenkor hűtőközeg áramlik (fűtővíz helyett hűtővíz).az áramlás iránya a határoló felületek csatornáiban és a hősugárzás iránya hűtéskor természetesen megfordul. 9. ábra. Kisméretű lakás fűtése: csőkígyós padló- és falfűtés (csőkígyós vagy csőregiszteres) Forrás:.VARIOTHERM cég A központi fűtések rendszerint víz hőhordozóval működnek, és szokás szerint, a hőleadók főleg radiátorok. A hagyományos hőlépcsőjű, ablak alá szerelt radiátorok hőátadása főleg 9
konvekcióval történik, amit a 3. táblázat is közöl az egyéb fűtési megoldásokkal együtt (tájékoztató adatként). A 10. ábra szemléletesen tükrözi az ilyen esetekben létrejövő hatást, ami 0,15 0,20 m/s-nál nagyobb, a hőérzetre kedvezőtlen légmozgást is eredményez. Ún. porcsíkok, porzászlók is megjelenhetnek, ha a külső homlokzat (fal, ablak) hőszigetelése nem kellő mértékű. 3. táblázat. Különböző fűtési megoldások konvekciós és sugárzásos hőleadásának aránya (Tájékoztató adatok) Forrás: [4] A padlófűtések, a falfűtések és a mennyezetfűtések sugárzó fűtések, amelyek alkalmazásakor a helyiségben a fűtésből, illetve a hűtésből (épületszerkezet temperálásnál) származó légmozgás minimális, az ember számára kedvező a hőmérséklet-eloszlás. 10. ábra. Hagyományos hőlépcsőjű (pl. 90/70 ºC-os) radiátoros fűtéseknél (és természetesen a gázkonvektoros fűtéseknél) kialakul az allergiás megbetegedést okozó ún. porhenger. Forrás: WIKINGER cég, HARREITHER cég A korszerű, nagy felületű radiátoros fűtés ideális hőleadója: egysoros kivitelű, konvektorlemez nélküli lapradiátor, amelynek sugárzási hőátadása jelentős, így javul a radiátor hőérzetre való hatása (ez az érv is indokolhat fokozott mértékű hőszigetelést az épületnél). Az egészséges (poráramlás nélküli) sugárzó fűtéseknél a fűtőközegek és a fűtőfelületek hőmérséklete a kiviteltől függően a 25 55 ºC közötti tartományban van (11 14. ábrák) nevezetesen: nagy felületű radiátoros fűtés (pl. egy igen kedvező hőlépcső: 40/30 ºC), padlófűtés, ún. épületszerkezet temperálás (fűtés, hűtés) [21], amelyek a legalacsonyabb fűtési előremenő hőmérsékletet igénylik, falfűtés (falhűtés), mennyezetfűtés (mennyezethűtés). Az energiafelhasználás kapilláriscsöves csőregiszteres kialakítású hőátadó felületnél kedvezőbb. A kapilláriscső mérete (külső átmérő/belső átmérő) és a sűrű csőosztás (10 30 mm) hatásaként kialakuló hőmérsékletgörbe amplitúdója kicsi, amelyet a következő oldalon található, 11. és 12. ábrákon számok nélküli méretvonallal jelöltem. Ezért kisebb fűtővíz előremenő hőmérsékletet (te = 26 30 ºC) igényel fűtéskor, hűtéskor, pedig nagyobbat a 10
szokványos méretű csőátmérőkhöz és csőosztásokhoz viszonyítva (előnyős tulajdonságai miatt használják még vízszintes helyzetű talajkollektornak). A 13. ábrán a fentiek szerinti konstrukció kivitelezés alatti állapotának fotója látható. Meg kell említem, hogy a kapilláriscsöves regiszter konstrukció kiváltja a vakolat erősítésére szolgáló üvegszálas hálót (a 14. ábrán szaggatott vonallal jelölt, vakolatba helyezett rabichálót). 11. ábra. Szokványos csőátmérőnél és csőosztásnál kialakult hőmérsékletgörbe (pontvonallal jelölve) fűtéskor Forrás: WIKINGER cég 12. ábra. Korszerű kapilláriscsöves csőregiszternél kialakult hőmérsékletgörbe (pontvonallal jelölve) fűtéskor Forrás: [39] (BioClina) 13. ábra. Kapilláriscsöves csőregiszter megoldású falfűtés (falhűtés) szerelése Forrás: HEIZFRITZ cég 11
14. ábra. Nedves kivitelű mennyezet- és/vagy falfűtés, illetve mennyezet- vagy falhűtés beépítése Fentiekben vázolt sugárzó fűtési (hűtési) módnak az elméleti kérdéseinek kidolgozásához, elterjesztéséhez a száz éve született, épületgépészeti tanszékünk alapítója, dr. dr. h.c. Macskásy Árpád professzor (1904-1977) munkájával nemzetközileg is kiemelkedően hozzájárult. Például - többek között - az 1970-es évektől a mai napig megelégedéssel üzemelnek külső falpanel fűtései [22]. Végül ismételten hangsúlyozom, hogy a megújuló energiaforrásokkal a fosszilis energiaforrások felhasználását kell csökkenteni, mert ezzel válik lehetővé az éghajlatvédelem, ezen belül az üvegházhatást kiváltó gázok kibocsátásának csökkentése. Továbbá, hogy a megújuló energiaforrások: - a biomassza (elégetése során ugyanúgy keletkeznek füstgázok, mint a fosszilis tüzelőanyagok eltüzelésekor, de a keletkező CO2 a vegetációs körforgás során újra, mint élő szerves anyag jelenik meg, így nem növeli a légtér üvegház-hatását), - a geotermikus energia (földhő), - a napenergia, - a szélenergia, - a vízenergia, valamint ide sorolható - a hulladékból (a szeméthasznosításból) származó energia alkalmazása, az épületgépészet széles területén egyre nagyobb jelentőséget fog kapni. Országunk adottságai és szellemi tőkéje kedvez a hőszivattyús technológiának, a hőszivattyús rendszereknek, amelyek igazi alternatívát jelentenek a tisztább környezetért. Hazánkban a földgázprogramhoz hasonló idő alatt elterjedhet, és hozzájárulhat a környezetvédelmi iparunk fejlődéséhez. Erre a tisztelt jelenlévők és olvasóim természetesen figyelemre méltó ráhatással vannak. A hőszivattyú energiatakarékos és környezetbarát gép, beépítése megteremti az építés és környezet harmóniáját, és alkalmazásával emberbarát fűtési és hűtési rendszerek valósíthatók meg. IRODALOM [1] Heller László: Die Bedeutung der Warmequmpe bei thermischer Elektrizitadserzeugung Universitaetsdruckerei, Budapest, 1948 [2] von L. van Heyden: Gas Kompressionsvarmepumpen mit stationaren Motoren und Emtwicklung von Gaswarmepumpen auf der Basis von Pkw-Serienmotoren GAS WARME PUMPEN PRAXIS Warme Pumpen Technologie Band IV. VULKAN-VERLANG, Essen, September 1979 [3] Láng Lajos Jakab Zoltán: Hűtéstechnika Műszaki Könyvkiadó Budapest, 1984 12
[4] Macskásy Árpád - Bánhidi László: Sugárzó fűtések Akadémiai Kiadó, Budapest 1985 [5] Barótfi István: Energiafelhasználói Kézikönyv Környezet-technika Szolgáltató Kft. Budapest, 1993 [6] Bánhidi László: Ember-Épület-Energia Akadémia Kiadó, 1994 [7] Zöld András (szerkesztő): Épületfizika Műegyetemi Kiadó, 1995 [8] IEA/OECD Heat Pump Programme (HPP-1977). Annval Report 1997 [9] Vajda József: Gondolatok a zárt terek méretezési elveiről, a központi fűtési és/vagy klímaberendezések megválasztásáról Magyar Épületgépészet XLVI. évfolyam, 1997/4. szám [10] Hungarian Scientific Society for Builáing (ÉTE) International Council Builáing Researchand Documentation: CIB 82 Future Studies in Consruction. SUSTAINABCE DEVELOPMENT AND THE FUTURE OF CONSTRUCTION Conference Proceedings Budapest Technical Universit, 9 Octóber 1997 [11] Theo B. Jannemann: A gázkondenzációs technika kézikönyve Dialóg Campus Kiadó, 1998 [12] Nagy Lajos: Hőszivattyú és hőszivattyús rendszerek Építési Piac 1998/11. szám [13] Ágostháziné Eördögh Éva - Novák Ágnes - Komlós Ferenc - Ferenczi László: Lakás és egészség Z-Press Kiadó Kft., 1999 [14] Imre László: A szoláris termikus rendszerek gazdaságosságának értékelése Magyar Energetika, VII. évfolyam, 1999/3. Szám [15] Zöld András: Épületgépészet 2000. I. kötet: Alapismeretek. Épületgépészet Kiadó Kft. Budapest, 2000 [16] Bánhidi László - Kajtár László: Komfortelmélet Műegyetemi Kiadó, 2000 [17] Othmar Humm: Alacsony energiájú épületek Dialóg Campus Kiadó, 2000 [18] Vajda György: Energetika és a fenntartható fejlődés Magyar Energetika, VIII. évfolyam, 2000/2. szám [19] Karl Gertis: Új homlokzatkialakítások épületfizikai szempontból megfelelőek? 1. rész Magyar Épületgépészet XLIX. évfolyam, 2000/7. szám [20] Karl Gertis: Új homlokzatkialakítások épületfizikai szempontból megfelelőek? 2. rész Magyar Épületgépészet XLIX. évfolyam, 2000/10. Szám [21] Révai Mária (REHAU Kft.): Padlófűtés, de másként Magyar Épületgépészet XLIX. évfolyam, 2000/10. szám [22] Csoknyai István: A sugárzó fűtés különleges esetei, avagy gondolatok egy REHAU szakmai nap kapcsán Magyar Épületgépészet XLIX. évfolyam, 2000/12. szám [23] Homonnay Györgyné: Épületgépészet 2000. II. kötet: Fűtéstechnika. Épületgépészet Kiadó Kft. Budapest, 2001 [24] Hunyár Mátyás - Schmidt István - Veszprémi Károly - Vince Gyuláné: Megújuló és környezetbarát energetika villamos gépei és szabályozásuk Műegyetemi Kiadó, 2001 [25] Garbai László - Bánhidi László: Hőátvitel az épületgépészeti és ipari berendezésekben Műegyetemi Kiadó, 2001 [26] Zsolnai László: Ökológia, gazdaság, etika 13
Helikon Kiadó, 2001 [27] Göőz Lajos: Hőbányászati lehetőségek Északkelet-Magyarországon I. Svájci, ausztriai és németországi kísérleti tapasztalatokra történő kitekintéssel Természettudományi közlemények 1. Nyíregyháza, 2001 [28] Vajda György: Energiaellátás és a társadalom érdekei Ezredforduló (Stratégiai kutatások a Magyar Tudományos Akadémián) 2001/4. szám [29] Beke György (szerkesztette): Hűtőipari kézikönyv 1. Alapismeretek Mezőgazda Kiadó, Budapest, 2002 [30] Homola Viktor: Figyeljünk a főldhőre Magyar Energetika, X. évfolyam, 2002/1. szám [31] Bánhidi László: Néhány gondolat a távfűtések megítéléséről Magyar Energetika, X. évfolyam, 2002/1. Szám [32] Vajda József: Napenergia hasznosítás helyiséghűtés céljára Magyar Épületgépészet XLIX. évfolyam, 2002/1. Szám [33] Komlós Ferenc: Hőszivattyú komplex hasznosításának gondolatmenete: Ember-Építmény- Energia-Élettér Magyar Épületgépészet LI. évfolyam, 2002/2. Szám [34] Joós Lajos: Energia-megtakarítás a háztartások földgázfelhasználásában Magyar Épületgépészet XLI. évfolyam, 2002/4. Szám [35] Bánhidi László: Új elemek, energia-megtakarítási lehetőségek az EU méretezési normákban Magyar Épületgépészet LI. évfolyam, 2002/6. szám [36] Komlós Ferenc: Gondolatok a hőszivattyúk hasznosításáról Magyar Energetika X. évfolyam, 2002/4. szám [37] Bánhidi László (szerkesztő): Épületgépészet a gyakorlatban Kézikönyv épületgépészeti tervezéshez, kivitelezéshez VERLAG DASHÖFFER Szakkiadó Kft. és társa Bt., Budapest, 2003 (bővítése) [38] 2002. Statisztikai adatok Magyar Villamos Művek közleményei XL. évfolyam, 2003/2. szám [39] Komlós Ferenc - Miklóssy Endre: A természet energiáját hasznosító hőszivattyús rendszer Magyar Energetika XI.évfolyam, 2003/5. szám és másodközlésben: Építésügyi Szemle XLVI. évfolyam, 2004/1. szám * Fenti dolgozat a 16. Fűtés- és Légtechnikai Konferencián, amelyet dr. dr. hc. Macskásy Árpád professzor úr születésének 100. évfordulója alkalmából rendeztek (BME Díszterem, 2004. március 4-5.), a szerző előadása. Megjelent az említett Konferencia CD-én, majd az ÉPÍTÉSÜGYI SZEMLÉBEN (Az Országos Lakás- és Építésügyi Hivatal folyóirata) XLVI. évfolyam, 2004/2. szám, pp. 34-40 14