XIV. Újszegedi Bioépítészeti Napok 2011. október 11 21. BÁLINT SÁNDOR MŐVELİDÉSI HÁZ SZEGED, TEMESVÁRI KRT. 42. A Magyar Bioépítészeti Egyesület és a Bálint Sándor Mővelıdési Ház szervezésében Elıadás: 2011. október 13. (csütörtök), 14:45-15:30 Energiahatékonyság-növelés magyar hıszivattyúval Elıadó: Komlós Ferenc okl. gépészmérnök, épületgépész, ny. minisztériumi vezetı-fıtanácsos Weblap: www.komlosferenc.info E-mail: komlosf@pr.hu 1
Mottó Forrás Idézet - Marx György: A MARSLAKÓK ÉRKEZÉSE (197. old.) Akadémia Kiadó, 2000. Ábra - a HOVAL cég A természettudomány azt írja le, hogy mi van. A technika azt is megcsinálja, ami még nincs. Kármán Tódor (1881 1963) 2
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. 2018. december 31. után épülı új középületeknek, valamint minden 2020. december 31. után épülı új épületnek közel nulla energiaigényő épületnek kell lennie. Hatályba lépés: legkésıbb 2012. július 19-ig, nemzeti szabályozással. Alkalmazás: 2013. január 9-tıl kötelezı. 3
A megújuló energiaforrások használata az épületgépészet területén egyre nagyobb szerepet kap például a Mélyszegénység (hıszivattyús épület, csoport és távfőtés); Meglévı épületeknél ahol radiátoros főtés van növelt hımérséklető hıszivattyúk alkalmazása; Új bérlakásoknál a rezsiköltség radikális csökkentése érdekében (lehetne a padlófőtés és a hmv hıtermelıje magyar gyártmányú hıszivattyú); Passzívházak terjedése; CO 2 semleges épületek (EU-direktiva); Aktívházak (fejlıdési irány); Hıkomfortigény magyarországi fejlıdése; Nyári villamos-energiacsúcs (a hőtés gyors terjedése miatt már eléri a téli csúcsot); A 82%-os importot jelentı földgáz nemzetgazdaságilag túl értékes primerenergia-hordozó ahhoz, hogy elavult vízmelegítıkben vagy kazánokban 30 65 C h ımérséklethez hıtermelés céljából eltüzeljük. 4
Dániában (Lystrup) látható a világ elsı aktív, energiatermelı családi háza (kivítelezés: 2009) Forrás: http://epiteszforum.hu/node/17890 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. A további energiaigényt 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 energianyereség fog keletkezni. A bruttó beruházási költség: 4,5 M dán korona (605 000 ). 5
A kellemes hıérzet tartománya Forrás: Wavin Hungary Kft. ([1] irodalom, 3.5. ábra) Az ASHRAE (1981) 55-81 szabvány szerint: a kellemes hıérzet az a tudati állapot, amely a termikus környezettel kapcsolatos elégedettséget fejez ki 6
Duna menti országok és fıvárosaik (Bécs, Pozsony, Budapest, Belgrád) Térkép: Wikipédia, a szabad enciklopédia Új távfőtési alapelv: a felhasználási helyre kis veszteséggel kell vizet odavinni, és a felhasználási helyen hıszivattyúval kell hıt kivonni belıle 7
Átfogó tervre lenne szükség! Elvi vázlat. Távfőtés a Dunával (vagy más felszíni vizekkel) és hulladékhıvel (távfőtés földgáz nélkül). Az Európai Unió Duna Régió Stratégiájába (EUDRS) javasoljuk a Heller (Hıszivattyú)-projektet. Megjegyzés A víz hıforrás, tehát a vízenergia, hidrotermikus vízenergia. 8
Az EUDRS-ba javasoljuk a Heller-projektet (hıszivattyú-projektet) (1) 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. A megújuló energia felhasználás növelése illetve a környezetbarát főtés, hőtés és használati meleg víz elıállítás nemcsak a Duna menti EU országoknak hanem minden EU ország érdeke. Épületeink, településeink, iparunk, mezıgazdaságunk és szolgáltatásaink köztudottan nehéz helyzetben vannak. Tudomásul kell venni, hogy új tudásra és új szemléletre van szükségünk az energiaszükségletünk ésszerő kielégítésében! 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. 9
Az EUDRS-ba javasoljuk a Heller-projektet (hıszivattyú-projektet) (2) A szakmai mőhelyekben széles körben ismert (több mint öt éve) az ún. Heller-program. Lényege, hogy hosszú távon a földgáztüzeléső kazánokat és vízmelegítı bojlereket, valamint a villanybojlereket, továbbá az ún. energiafaló légkondikat váltsa fel a tömegigényeket kielégítı, különbözı kivitelő és üzemmódú, és elsısorban földhıforrású (geotermikus) hıszivattyú. Ezeket Magyarországon kell gyártani, magyar munkaerıvel kell az adott helyszínekre betervezni, telepíteni, szervizelni, és a terméket, a szolgáltatást, valamint a technológiát exportálni elsısorban Közép-Kelet Európában. Akkor örülnék igazán, ha országunk zászlóvivıje lehetne a hıszivattyús technológia közép-európai elterjesztésének, a Heller László által fémjelezett, nemzetközi méretekben is kibontakozó, sikerre vihetı és megvalósítható elképzeléseknek. 10
Távfőtés centralizált és decentralizált megoldású hıszivattyús rendszerrel Energiahatékonysági és környezetvédelmi szempontból a nagyobb egységet ellátó központi főtés az elınyösebb megoldás. Ilyen megoldás a többszintes épületeket ellátó épülettömbfőtés (-hőtés) és épületcsoport-főtés (-hőtés). 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. 11
Elvi vázlatok. A víz alatti kollektorok telepítése és elrendezése, elhelyezésének keresztmetszete, valamint a földhı melegítı hatására létrejövı áramlás Forrás: Irodalom [1] 12
Magyar fejlesztéső hıszivattyúcsalád (1) A magyarországi hıszivattyú-fejlesztés a technika mai szintjén álló Copeland Enhanced Vapour Inject (EVI) kompresszorokat és körfolyamatot alkalmazza, amely nagy COP értékő hasznosítást tesz lehetıvé, akár 63 C-os f őtési elıremenı hımérsékleten is. A fejlesztés az elérhetı legnagyobb szezonálisteljesítmény-tényezı (SPF érték) megvalósítására törekedett, ezt alapvetıen a hıszivattyús körfolyamatban gızbefecskendezéssel, közbensı elıhőtéssel lehetett elérni, így széles hımérséklet-tartományban használható hıszivattyúcsalád jött létre. A fejlesztés figyelembe vette a hazai geotermikus adottságokat és a termálhı-hasznosítás lehetıségeit, valamint a nagy hımérséklető hulladékhı nagy kondenzációs hımérsékleten történı hasznosításának a lehetıségét, továbbá optimalizálva az elérhetı SPF értéket. 13
Magyar fejlesztéső hıszivattyúcsalád (2) Ezzel a technikával meglévı radiátoros rendszerek max. 63 C elıremenı főtési vízhımérsékleten, 63/57 C-os hılépcsıvel is gazdaságosan mőködıképesek (elektronikus expanziós szelep, munkaközegtartály, külsı hımérséklet-szabályozás). A hıszivattyúk a felújított állapotba hozott épületeknél radiátorral ellátott rendszereket is üzemeltetnek. A használati meleg víz (hmv) elıállítása a hıszivattyúval történik (desuperheater) és a reverzálhatóan kialakított körfolyamat (váltószelepes) a hőtést is biztosítja, így külön más berendezésekre nincs szükség. Ezek a technika mai szintjén álló technológiák az Új Széchenyi Terv segítségével gazdaságunk dinamizálására szolgálhatnak. 14
Főtés növelt hımérséklető, magyar gyártmányú hıszivattyúval (1) Fotó: Geowatt Kft. Budakalászi meglévı a lakóépület radiátoros rendszerő központi főtésének hıtermelı cseréje során a radiátoros rendszeren és az épületen semmilyen átalakítás nem történt. A hıszivattyú a pincében lett elhelyezve a földgáztüzeléső gázkazán helyébe. Korábban ha hőtésre nem volt igény, akkor a hıtermelı cseréje sok esetben elmaradt. 15
Főtés növelt hımérséklető, magyar gyártmányú hıszivattyúval (2) Fıbb adatok Főtött alapterület: 180 m 2 A főtésiteljesítmény-igény: 12 kw A hmv-igény: 60 C-on 240 liter/nap A beépített hıszivattyú tipusa: Vaporline GBI13-HDW; Főtési teljesítménye: 12,4 kw; COP = 4,6 (B0/W35). Új típusú kétkondenzátoros készülék, nagy hmv teljesítményigényhez (6 tagú család) a hmv teljesítményigénye: 12 kw Szondamélység: 100 m Szondák száma: 2 db Főtıvíz-hımérséklet: legfeljebb 50 C A tervezett SPF = 4,4 (a földoldali keringetı szivattyúval számítva) Elızetes számítás szerint az épület hıfogyasztása a növelt hmv hıigénnyel: 6900 kwh/főtési idıszak; SPF = 4,5 (a földoldali keringetı szivattyúval) A budakalászi nagycsaládos felhasználónak az elmúlt évben a főtés és hmv fogyasztási költsége a gázártámogatással 300 ezer forint volt. A költség jelenleg 125 135 ezer forint közötti a hıszivattyúra való áttérésnek köszönhetıen. 16
Pitvarosi önkormányzati intézmények (1) Fotó: Geowatt Kft. A pitvarosi Általános Iskola és Napközi Otthon A pitvarosi Mővelıdési Ház (és a hozzá csatlakozó Sportcsarnok) 17
A magyar gyártmányú hıszivattyú (2) Vaporline GBI33-HDW típus, a hıforrását biztosító 5 db, 100 m mély, 32 mm-es szimpla U csöves földszondák (I V.) és a 63 mm-es gerincvezeték elrendezése Forrás: Geowatt Kft. 18
Komlós Ferenc: Energiahatékonyság-növelés magyar hıszivattyúval A magyar gyártmányú hıszivattyúk (3) 2 db Vaporline GBI33-HACW típus, hıforrását biztosító 8 db, 100 m mély, 32 mm-es szimpla U csöves földszondák (I VIII.) és a 90 mm-es gerincvezeték elrendezése Forrás: Geowatt Kft. 19
Nagykırösi termálvizes fürdı bıvítése. Üzembe helyezés elıtt készült felvételek Fotó: Geowatt Kft. A 25 m-es úszó- és tanmedence 20
A nagykırösi strandfürdı bıvítés gépészetének elvi kapcsolási rajza Forrás: Geowatt Kft. 21
A magyar hıszivattyúk darabszáma, típusa és funkciói a nagykırösi strandfürdınél A hıszivattyúk optimális hatékonyságának érdekében a nagykırösi strandfürdı bıvítéséhez a különbözı hımérsékletszintekre különbözı típusú hıszivattyúk lettek betervezve (a hıszivattyúk hatékonyságának jellemzıje az SPF érték nagysága): 1 db Vaporline GBI24-HW típus, többfunkciós készülék: medencetér főtése + medence felfőtése + hmv-elıállítás desuperheaterrel. 1 db Vaporline GBI18-HW típus, többfunkciós készülék: légkezelı léghevítı főtése + medence felfőtése + hmv-elıállítása desuperheaterrel. 1 db Vaporline GBI33-HW típus, főtı + hmv készítı készülék: az uszodavíz hıntartása + hmv elıállítása desuperheaterrel. 1 db Vaporline GBI33-HDW típus, többfunkciós készülék: hmv elıállítása + medence felfőtése. 22
A magyar hıszivattyúk üzembe helyezés elıtt a nagykırösi termálvizes fürdı hıközpontjában Fotó: Geowatt Kft. 23
Sátoraljaújhelyi (Dózsa György u. 24.) Bölcsıde (1) Fotó: Jarasovics Lászlóné óvodaigazgató A 48 férıhelyes, családbarát, a kor követelményének megfelelı épület padló- és falfőtése (falhőtése) nedves kivitelő melegvíz-üzemő sugárzófőtés. Magyarország elsı olyan bölcsıdéje, ahol mővészeti (zenei és irodalmi) nevelésben is részesülnek majd a gyermekek. A főtés és hőtés hıtermelıje egy magyar gyártmányú földhıs hıszivattyú, amely mőködése alatt egyúttal a hmv-t is biztosítja (az egyéb, de rövid átmeneti idıszakokban elektromos főtıbetét főti a hmv puffertartályt). 24
A Bölcsıde hıszivattyús rendszere (2) Fıbb mőszaki adatok Forrás: Geowatt Kft. Hılépcsı: 42/37 C (főtés); 15/20 C (hőtés). A beépített (magyar) hıszivattyú: Vaporline GBI33-HACW típus. A hıszivattyút a burkolatán belül elhelyezett vezérlı egység a külsı léghımérséklet függvényében mőködteti, amelynek termosztátja (érzékelıje) a főtési puffertartályba van beszerelve. A téli-nyári üzemmód váltást a termosztáton elhelyezett kapcsolóval lehet mőködtetni. Puffertartály: főtésre 300 liter, hmv-re 500 liter. Padlófőtés: oxigéndiffúzió ellen védett, térhálósított 20x2 mm mérető polyetilén csıbıl készült, az egyes mezık főtıcsöveinek osztása 100 vagy 200 mm a hıszükséglettıl függıen. Falfőtés/falhőtés: Tichelmann rendszerő csıvezeték kialakítás, a felületfőtés (hőtés) mezıje csıkígyós megoldású, amely 90 mm-es osztással ötrétegő 14x2 mm-es 25 m-es 25 hosszúságú csövekbıl készült.
A Bölcsıde hıszivattyús rendszere (3) A magyar gyártmányú hıszivattyú Vaporline GBI33-HACW típus hmv és főtési puffertartály, valamint a hıforrást biztosító 5 db, 100 m mély, 32 mm-es szimpla U csöves földszonda (I V.) és a 63 mm-es gerincvezeték elrendezése Forrás: Geowatt Kft. 26
Szezonálisteljesítmény-tényezıhöz (SPF) és a hıszivattyú statisztikához kapcsolódó jogszabály javaslat A hıszivattyús tarifa módosítása: az SPF [kwh/kwh] értéke alapján utólagos évenkénti elszámolással, kb. három tarifa bevezetése lenne kívánatos hőtésre is kiterjesztve pl. 3,5 4,5 (jelenleginél nagyobb); 4,5 felett 5,5 (jelenlegi tarifa); 5,5 felett (jelenleginél kisebb). Mérni kell a hıszivattyú által felvett villamosáram-fogyasztást [kwh] és a hıszivattyú által leadott hımennyiséget [kwh]. A tervezett hıszivattyú mőködési üzemóraszámának az ellenırzése a rendszerbe vagy a hıszivattyúba beépített üzemóra-számlálóval és a szekunderoldali energia mérése hımennyiség-mérıvel történhet. Továbbá hıszivattyús statisztika bevezetésének a szabályozása lenne kívánatos a hiteles elszámolás érdekében. Célszerő a megújuló energia direktíva (EU RES) szerint csoportosítani: légtermikus; hidrotermikus és geotermikus hıszivattyú. 27
Irodalom [1] Komlós Ferenc Fodor Zoltán Kapros Zoltán Dr. Vajda József Vaszil Lajos: Hıszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára Magánkiadás: Komlós F. Dunaharaszti, 2009. www.komlosferenc.info [2] Komlós Ferenc Fodor Zoltán: Városok hıszivattyús főtése. Átfogó tervre lenne szükség Magyar Épületgépészet, LX. évfolyam, 2011/5. [3] Komlós Ferenc: Budapest hıszivattyúkkal is főthetı lenne! Átfogó tervre lenne szükség http://www.tervlap.hu/cikk/show/id/475 [4] Komlós Ferenc: Hıszívattyúzás egy kitırési lehetıség http://www.tervlap.hu/cikk/show/id/531 [5] Komlós Ferenc: Heller László: a hıszivattyú úttöröje Bautrend, 2010. szeptember [6] Komlós Ferenc: Hıszívattyú kitırési lehetıség Bautrend, 2011. május A fenntartható fejlıdés útja: az emberhez méltó környezet létrehozása. A rajz Handbauer Magdolna grafikus munkája. [7] Komlós Ferenc: Hidrotermikus hı hıszivatyúzási lehetıségei a Duna vízgyőjtıjén. Átfogó tervre lenne szükség Bautrend, 2011. szeptember október 28