II. Magyar Passzívház Konferencia 2009.02.12. Budapest Fűtés és szellőztetés a passzívházban Prof. Dr. Harald Krause Tartalom Bevezetés energiaigény Szellőztetési technika Hőterhelés számítása Fűtéstechnika Primerenergia-összehasonlítás www.btec-rosenheim.de www.fh-rosenheim.de Prof. Dr. Harald Krause / 1 Haustechnik Budapest 2009 Prof. Dr. Harald Krause / 2 Működési elv 3: légzáró burok n 50 < 0,6 h -1 1: zárt forma A/V déli tájolás bevezetett 2: körbefutó hőszigetelés U-értékek: < 0,12 W/(m²K) Lakóterek szellőztetése 3-rétegű üveg elhasznált friss - hőcserélő kivezetett Prof. Dr. Harald Krause / 5 Prof. Dr. Harald Krause / 6
Lakóterek szellőztetése Levegőminőség Légcsere és CO 2 -koncentráció Optimális minőség biztosítása Szellőztetési hőveszteség minimalizálása hővisszanyeréssel Szellőztetéskor fellépő huzathatás elkerülése A maradék fűtési hő elosztása a szellőztetőrendszeren keresztül tömegáram / fő 100 [m³/h] 80 70 60 50 40 30 20 10 CO -kibocsátás/óra/fő 2 alvás (12 l/h) közép (18 l/h) munka (23 l/h) térfogatáram: 30 m³/h / fő 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 [Vol%] max. CO 2 - koncentráció Prof. Dr. Harald Krause / 7 Haustechnik Budapest 2009 Prof. Dr. Harald Krause / 8 CO 2 -koncentráció Légcsere hatása Komfort-szellőztetőrendszer szellőztetés nélkül 30 m³/h 40 m³/h kivezetés tetőszellőzőn át hangtompító központi friss beszívás einzuhaltende CO 2 -Konzentration im Raum pl. földhőcserélő Forrás: Aerex Haustechnik Prof. Dr. Harald Krause / 9 Prof. Dr. Harald Krause / 10
Energiamérleg: éves fűtési hő szükséglet Szellőztetőberendezés Tényleges termikus hatásfok PHI szerint 85% Egyenáramú motor Nyári bypass Friss előmelegítése Térfogatáramegyensúly Áramhatékonyság: 0,35 W/(m³/h) Belső nyereség Transzmissziós veszteség Szellőztetési veszteség Szoláris nyereség Fűtési hő Aerex Haustechnik Prof. Dr. Harald Krause / 11 Prof. Dr. Harald Krause / 12 Passzívház energiamérlege 60 0,9 fűtési hő Heizwärme in kwh/(m2 kwh/(m2év) Jahr) 50 13,8 Hőcserélő általi megtakarítás Einsparung durch EWT 19,6 40 Hővisszanyerési megtakarítás Einsparung durch WRG Szellőztetés Lüftung 30 14,9 20 9,8 10 Transzmisszió Transmission Hasznos szoláris Nutzbare solarenyereség Gewinne 33,8 Fűtési terhelés számítása passzívház esetén Hasznos belső nyereség Nutzbare interne Gewinne Fűtés Heizung 14 0 nyereség Gewinne veszteség Verluste Prof. Dr. Harald Krause / 14 Prof. Dr. Harald Krause / 15
Fűtési terhelés passzív és alacsony energiájú ház esetén Fűtési terhelés számítása PHPP programmal Jellemző fűtési teljesítmény napi középértéke (négy lakás) W/m² fűtési görbe 92/97 mérési eredm. 92/93 mérési eredm. 93/94 mérési eredm. 94/95 93/94 mérési eredm. 95/96 mérési eredm. 96/97 H E I Z W Ä R M E L A S T passzív napenergiahasznosítás Innentemperatur adat Objekt: EFH Familie Prantl 2 szélsőséges Gebäudetyp/Nutzung: EFH időjárási 20 C Standort: Wolfratshausen Energiebezugsfläche AEB: 199 m² Wetterregion (01-12): 9 Alpenvorland von von ca. 600-1000 ca. 600-1000 m Höhe, m nordwestlicher Höhe, nordwestlicher Schwarzwald, Schwarzwald, z.b. München z.b. Münche Klima: Alpenvorland von ca. 600-1000 m Höhe, nordwestl Auslegungstemperatur Strahlung: Ost Süd West Nord Horizontal Wetter 1: -8,0 C 15 60 15 5 5 W/m² Wetter 2: -4,0 C 5 5 5 5 5 W/m² Erdreichauslegungstemp. 1,9 C Fläche U-Wert Faktor TempDiff 1 TempDiff 2 P T 1 P T 2 Bauteile Temperaturzone m² W/(m²K) immer 1 K K Watt Watt (außer "X") 1. Außenwand gegen Außenlu A 252,8 * 0,110 * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = 779 bzw. 667 2. Dach D 130,5 * 0,110 * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = 402 bzw. 344 3. Grund B 130,5 * 0,110 * 1,0 * 18,1 bzw. 18,1 = 260 bzw. 260 4. Außentür A 2,4 * 0,800 * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = 54 bzw. 46 5. A * * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = bzw. 6. A * * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = bzw. 7. A * * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = bzw. 8. Fenster A 41,1 * 0,744 * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = 856 bzw. 734 9. Wbrücken außen (Länge/m) A * * 1,0 * 28,0 bzw. 24,0 = bzw. 10. Wbrücken Boden (Länge/m) B * * 1,0 * 18,1 bzw. 18,1 = bzw. 11. Haus/Wohnungstrennwand I * * 1,0 * 3 bzw. 3 = bzw. Külső napi középhőmérséklete C A keletkezett fűtési teljesítmény mérési eredményei a darmstadti Kranichstein passzívházban; a fűtési teljesítmény egyszer sem lépte túl a 7,4 W/m²-t, még a különösen hideg 1996/97-es télen sem (vö. [Feist 1997b]). Transmissionswärmelast P T Summe = 2350 bzw. 2052 Transzmissziós hőterhelés Prof. Dr. Harald Krause / 16 Prof. Dr. Harald Krause / 17 Fűtési terhelés számítása PHPP programmal Fűtési terhelés számítása PHPP programmal A EB lichte Raumhöhe m² m m³ Lüftungsanlage: wirksames Luftvolumen V L 199 * 2,50 = 498 Wärmebereitstellungsgrad π WRG 83% 1/h des Wärmeübertragers 30% Wärmebereitstellungsgrad des π EWT n L,Anlage π WRG n L,Rest (Heizlast) Erdreichwärmetauschers 1/h 1/h 1/h energetisch wirksamer Luftwechsel n L 0,309 * (1-0,88 ) + 0,070 = 0,107 V L n L c Luft TempDiff 1 TempDiff 2 P L 1 P L 2 m³ 1/h Wh/(m³K) K K W W Lüftungswärmelast P L 498,1 * 0,107 * 0,33 * 28,0 bzw. 24,0 = 492 bzw. 422 P V 1 P V 2 W W Summe Wärmelast P V P T + P L = 2843 bzw. 2474 Szellőztetési hőterhelés Ausrichtung Fläche g-w ert Reduktionsfaktor Strahlung 1 Strahlung 2 P S 1 P S 2 der Fläche m² (senkr. Einstrahlung)(vgl. Blatt Fenster) W /m² W /m² W W 1. Ost 7,5 * 0,52 * 0,44 * 15,0 bzw. 5,0 = 26 bzw. 9 2. Süd 23,7 * 0,52 * 0,40 * 60,0 bzw. 5,0 = 296 bzw. 25 3. West 5,5 * 0,52 * 0,48 * 15,0 bzw. 5,0 = 20 bzw. 7 4. Nord 4,4 * 0,52 * 0,27 * 5,0 bzw. 5,0 = 3 bzw. 3 5. Horizontal 0,0 * 0,00 * 0,40 * 5,0 bzw. 5,0 = 0 bzw. 0 6. * * * bzw. = 0 bzw. 0 Nyereség Wärmeangebot Solarlast P S Summe = 345 bzw. 43 spez. Leistung A EB P I 1 P I 2 W/m² m² W W Interne Wärmelast P I 1,6 * 199 = 319 bzw. 319 P G 1 P G 2 W W Wärmegewinne P G P S + P I = 664 bzw. 362 Szüks. fűtési teljesítmény P V - P G = 2179 bzw. 2112 Heizwärmelast P H = 2179 W wohnflächenspezifische Heizwärmelast P H / A EB = 10,9 W/m² Eingabe max. Zulufttemperatur 52 C Zulufttemperatur ohne Nachheizung π zu,min 17 C Zulufttemperatur Max. π zu,max 52 C zum Vergleich: Wärmelast, die von der Zuluft transportierbar ist P Zuluft;Max = 1795 W spezifisch: 9,0 W/m² Szellőztetőrendszeren át szállítható Prof. Dr. Harald Krause / 18 Prof. Dr. Harald Krause / 19
Fűtés nélkül Meglévő épületállomány Fűtési Heizlast terhelés über 100 100 W/m² W/m² felett Passzívház Passzívház Heizlast Fűtési Fűtési terhelés terhelés nur 10 csak W/m² csak 10 10 W/m² W/m² fűtés nélkül Fűtéstechnika a passzívházban Sugárzáselvonás felület Optimális hőkomfort felület 17 C felett Hideg s zóna Huzatjelenség Fűtőtest a hőmérséklet kiegyenlítéséhez Nincs külön fűtőtest Forrás: PHI Prof. Dr. Harald Krause / 20 Prof. Dr. Harald Krause / 22 Kb. 200 m²-es családi ház gépészeti követelményei Közvetlenül elektromos kereszt - ellenáramú hőcserélő Fűtési teljesítmény 2 kw Melegvízkészítés 5 főre külső kivezetett fűtőregiszter elhasznált felmelegített friss szobatermosztát szoláris berendezés szabályzás Hőelosztás szellőzőrendszeren keresztül Légcsere 0,3 h -1 Melegvíztároló 4-6 kw elektromos fűtőpatronnal melegvíz érzékelő szoláris érzékelő Haustechnik Budapest 2009 Prof. Dr. Harald Krause / 23 Prof. Dr. Harald Krause / 24
Kompakt aggregát friss elhaszn. be-/kimenő szűrő Kompakt készülék: Kimenő hőszivattyú zajtompító Hőszivattyú kompakt készülék zajtompító kivezetett bevezetett Szellőztetés hővisszanyeréssel hőcserélő Elektr. utófűtés ventillátorok Melegvízkészítés hőszivattyú Szoláris berendezés Aerex Haustechnik Prof. Dr. Harald Krause / 25 Kompakt aggregát földhőszivattyúval Kompakt aggregát kivezetés elhasznált Prof. Dr. Harald Krause / 26 150 m³/h nél: 1000W bevezetett 40 C külső elhasznált bevezetés max. 2000W megfelel 40-50 m² padlófűtésnek vagy 20-25 m² falfűtésnek kivezetés külső DN40/33, 120-180 fm cső pl. három rétegben a talajban (110, 180 és 250 cm talajszint alatt) drexel & weiss drexel & weiss Prof. Dr. Harald Krause / 27 Prof. Dr. Harald Krause / 28
Földhőkosár mint hőforrás Kompakt készülékek társasházakhoz A felületi kollektor alternatívája Még kevéssé ismert, részben nagyon drága Szerelés eddig problémamentes Félig centralizált megoldás Központi egység szellőztetéshez és hővisszanyeréshez Kompakt készülék fűtéshez és melegvízkészítéshez a lakásokban Hőforrás: földben sólévezetéken keresztül előnyök: min. hőelosztási veszteség meleg légcsatornák a burokban tetszés szerint szabályozható egyszerű költségelosztás drexel & weiss Prof. Dr. Harald Krause / 29 Prof. Dr. Harald Krause / 30 Beltéri kazán kiegészítő fűtésként Biomassza-fűtés elhasznált bevezetés kivezetés külső Kompakt készülék az alapvető terhelés fedezésére Fa- vagy pelletkazán igény esetére www.drexel-weiss.at Prof. Dr. Harald Krause / 31 Prof. Dr. Harald Krause / 32
Pellet / fa Beépíthető pelletkazán külső kereszt - ellenáramú hőcserélő fűtőregiszter elhasznált fedél Fűtési teljesítmény 2-10 kw kivezetett felmelegített friss hőterelő lemezek meleg Vízoldali teljesítmény 80 % szoláris berendezés pl. padlófűtés fürdőszobában szobatermosztát szobatermosztát áteresztő rácsa meleg égésgázátirányítás csöves vízhőcserélő teleszkópos tüzelőtároló lemezes vízhőcserélő Pellettartalék 55 kg-ig Modulálható üzemeltetés lehetséges pelletkazán szabályzás kombitároló fűtéshez és melegvízhez /esetleg 4-6 kw fűtőpatronnal áteresz kazán vagy melegvíz-termosztát melegvíz érzékelő öntött ajtó kerámiaüvegtábla égésgáz továbbító csiga betöltés lángtányér elektromos gyújtás légmennyiségérzékelő égési víz előre-/hátramenő gázgyűjtő csatorna Meleg s légakna csatlakoztatható hideg szoláris érzékelő elszívó ventillátor www.wodtke.com Prof. Dr. Harald Krause / 33 Prof. Dr. Harald Krause / 34 Szabadon álló pelletkazán minimális közvetlen hőleadás Fakazán Fűtési teljesítmény 3-13kW Hatásfok 95%-ig Vízoldali teljesítmény 95%-ig Pellettartalék 40 kg Modulálható üzemeltetés lehetséges Beltéri től függetlenül üzemeltethető (egyelőre engedély nélkül) Samottal bélelt égéstér (1) Vízvezető hőcserélő (2) Termikus lefolyásgátlás (3) Füstelvezetés fent/hátul (5) Termikus lefolyásgátlás érzékelője (6) Kazánérzékelő (7) Ellenőrzőnyílás (8) Égési szabályzó (10) Visszatérő ág előmelegítő egysége (11) (opcionális) Fűtési teljesítmény: 5 10 kw Vízoldali teljesítmény kb. 70% Hatékonysági fok kb. 80% www.wodtke.de www.rika.at Prof. Dr. Harald Krause / 35 Prof. Dr. Harald Krause / 36
Energiaszükséglet összehasonlítása Passzívház, 200m², 5 fő Rendszerösszehasonlítás Endenergie Összes energia in kwh/a 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 4160 2900 Haushalt háztartás Hilfsenergien segédenergia Heizung+WW fűtés,m.víz 4160 2100 4160 3180 4240 4240 0 WP-Kompakt Hőszivattyú kompakt Hőszivattyú WP-Kompakt mit kompakt + szolár Solar Pellets + mit szolár Solar Optimalizált HH-Geräte háztartási optimiert gépek Prof. Dr. Harald Krause / 37 Prof. Dr. Harald Krause / 38 Primerenergia összehasonlítása Passzívház, 200m², 5 fő Költségek összehasonlítása Passzívház, 200m², 5 fő 20000 1400 Primärenergie Primerenergia kwh/a in kwh/a 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 11240 8540 WP-Kompakt Hőszivattyú kompakt 11240 6560 Hőszivattyú WP-Kompakt kompakt + mit Solar szolár Haushalt háztartás Heizung+WW fűtés + melegvíz 11240 8720 1800 1800 Optimalizált Pellets mit + szolár Solar HH-Geräte háztartási optimiert gépek Éves Kosten költségek in pro euróban Jahr 1200 1000 800 600 400 200 0 749 569 WP-Kompakt Hőszivattyú kompakt 749 439 WP-Kompakt Hőszivattyú mit kompakt Solar + szolár Haushalt háztartás Heizung+WW fűtés + m.víz 749 572 231 231 Pellets mit + szolár Solar HH-Geräte Optimalizált háztartási optimiert gépek Prof. Dr. Harald Krause / 39 Prof. Dr. Harald Krause / 40
Összegzés Az energiahordozó egyedüli leváltása nem megoldás- A fogyasztás csökkentése megnövelt komforttal! Passzívház Személyre szabott gépészeti koncepcióval és megújuló energiák alkalmazásával az energiamegtakarítás a gyakorlatba is átültethető. A lakóterek szellőztetőberendezései növelik a lakókomfortot és csökkentik az energiafelhasználást. Prof. Dr. Harald Krause / 41