Előző bejegyzésünkben kaphattunk egy gyors áttekintést a rekuperátorokról (hővisszanyerős szellőztető rendszerekről) és előnyeikről. Mivel többen is jelezték, hogy szeretnének többet tudni ezekről a rendszerekről a következő pár hétben több bejegyzést is szentelünk a rekuperátoroknak.
A szellőzés fontosága
Ahhoz, hogy komfortosan érezzük magunkat a lakásunkban, a teljes benti légtömeget óránként ki kellene cserélnünk. Ez nagyon fontos amiatt, hogy szervezetünk mindig friss, oxigéndús levegőt kapjon. Német kutatások azt mutatják, hogy egy jól szigetelő hálószobában az elhasznált kisebb oxigéntartalmú levegő újra belélegzése évekkel rövidítheti meg életünket.
Az emberek és növények természetes párologtatása következtében a páraszint is felszökhet otthonunkban, ami penészgombák megjelenéséhez vezethet. A szellőzés egy régi “rosszul” szigetelt háznál bekövetkezik a nyílászárók tökéletlen záródása ill. a rosszabbul szigetelt falakon keresztül, ám napjainkban az energiaárak drágulása következtében mindenki igyekszik jobban szigetelő ablakokat és falakat használni, így a természetes szellőzés nagymértékben lecsökkent. Ezért ajánlatos mindenképp odafigyelni a rendszeres szellőztetésre vagy mesterséges szellőzést alkalmazni.
Energiatakarékosság
És ha már mesterséges szellőztetést alkalmazunk, miért ne takarítsunk meg vele pénzt?
A rekuperátor működése
Ahogyan korábban is írtuk a hagyományos vagy akár gépi szellőztetés során hatalmas mennyiségű energiát „dobunk ki az ablakon”.
De miért is?
A válasz igen egyszerű: mivel télen a lakásunkban a kinti levegő hőfokával megegyező hőmérsékletű levegőt engedünk be, ami tegyük fel egy közepes téli napon 0°C. Bent azonban 20°C-os kellemes hőmérsékletet szeretnénk. Ez a korábban leírt légcsere alapján azt jelenti, hogy minden órában az egész házunk légmennyiségét – ami egy 100m2-es családi háznál nagyjából 220-250m3 – fel kell melegítenünk 20°C-kal. A rekuperátor – vagy hővisszanyerős szellőztető – ezt igyekszik csökkenteni, mégpedig olyan módon, hogy az elhasznált 20°C-os nagy páratartalmú levegő hőjének nagy részét egy hőcserélőn keresztül átadja a frissen beszívott, de hideg levegőnek. Eközben a rekuperátorban a két levegő nem keveredik, tehát sem a por, kellemetlen szagok vagy a pára, sem pedig az elhasznált levegő nem kerül a frissen beszívott levegőbe, csak az értékes hőenergia. Egy ilyen megoldás segítségével akár a fűtésköltségünk 30%-át is megtakaríthatjuk és olyan friss levegőben tölthetjük napjainkat, mintha egész nap nyitott ablak mellett ülnénk.
Alternatív fűtési rendszerek tervezésekor a legtöbb esetben készül (vagy már eleve beépítetten érkezik) valamilyen külön vezérlés is, melynek feladata a fűtési rendszer működésének optimalizálása. Az ilyen rendszereknek sok előnye van, de a legfontosabb talán, hogy tovább csökenthetőek a fűtési költségek.
Ez a logika kiterjeszthető a teljes épületre is:
Vegyünk például, egy új építésű, jó szigetelt családi házat. A fűtést és (passzív) hűtést talajszondás hőszivattyú látja el, mely a melegvíz készítésért is felelős. Ezen kívül pedig egy rekuperátor felelős a megfelelő légcseréért. Az épületben van 6-8 külön szabályozható fűtési zóna, a hidraulika pedig mennyezet hűtés és padlófűtés. A további rezsicsökkentés érdekében az ablakokra vezérelhető redőnyök vannak szerelve és a ház energiaellátását is szeretnénk külön vezérelni.
Ahogyan a leírásból is kiderül, ennyiféle különálló rendszert összehangolni bonyolult és a végeredmény sem biztos hogy kielégítő lesz. Ezért van szükség olyan “központi” vezérlésre, épületautomatizálásra, ami képes minden feladatot egyszerre ellátni, arról már nem is beszélve, hogy ezek az egységek mindenképpen szükségesek a távoli eléréshez és az adatok naplózásához.
Amellett, hogy a rendszer energiát takarít meg, egy sor biztonsági és kényelmi funkciót is nyújt a tulajdonos számára. Lehetővé teszi, hogy a lakás elhagyásakor áramtalanítsa az elektromos csatlakozókat de akár telefonon keresztül is elindíthatjuk a ház fűtését útban hazafelé.
A professzionális épületautomatika rendszerek beépített webserveren keresztül kommunikálnak a felhasználóval és a karbantartásért felelős monitoring rendszerrel.
Mi az a rekuperátor?
A rekuperátor – vagy gépi szellőztetés segítségével folyamatosan friss és tiszta levegőt juttathatunk az épületbe, miközben a rendszer megakadályozza a hőenergia távozását.
Miért van erre szükség?
A szigorú energiaszabványok következtében az épületek egyre jobb szigeteléssel rendelkeznek aminek következtében az épület természtes szellőzése csökken, így az elhasznált levegő nem cserélődik a megfelelő mértékben.
A rekuperátor működése
Az épület szellőztetésével ez a probléma ugyan megoldható, azonban ilyenkor az elhasznált levegővel együtt értékes fűtési energiát is veszítünk.
A rekuperátor az épület szellőztetése közben egy hőcserélőn keresztül elvonja a használt levegő hőenergiáját és visszajuttatja azt az épületbe.
A rekuperátor típusai
Léteznek aktív és passzív rekuperátorok is. Az aktív rendszerek tartalmaznak egy beépített hőszivattyút is, aminek működése megfordítható, vagyis mind hűtésre, mind fűtésre használható. A hőszivattyú következtében az aktív rekuperátorok hatásfoka jóval magasabb a passzív típusokénál és bár a rendszer bekerülési költségei magasabbak, hosszútávon megtérül a befektetés.
A rekuperátor előnyei
A folyamatos friss, oxigéndús levegőnek köszönhetően javul a lakók közérzete
A hővisszanyeréses szellőztetés következtében 20-30%-al csökkenthetőek az épület fűtési költségei
Az épületbe nem jut be por vagy egyéb szennyezőanyagok
A pollenszűrőknek köszönhetően az allergiaérzékenyek
A folyamatosan cserélődő levegőnek köszönhetően nincs penészedés vagy gombásodás
Mivel az ablakokat folyamatosan zárva tarthatjuk, a zajszennyeszés is jelentősen csökken
Az épület átszellőztetése közben sincs huzat
Az elhasznált levegővel együtt a kellemetlen szagokat is elszívja a rendszer
Mivel a rendszer energiát takarít meg, csökken a károsanyag kibocsájtás
A geotermikus energia hasznosítása egyre jövedelmezőbb üzlet, gondoljunk csak a hazai Pannergy 1000 Ft körüli részvényáraira. Bővebb információ a vállaltról itt: http://www.pannergy.hu/alap.php
A geotermikus piac egyre gyorsabban bővül és az amerikai Magma Energy a legjobb úton halad, hogy jelentős résztvevővé váljon. A vállalat április 14-én két kutatási koncessziót is megkapott a Peruban, így a Magma Energy megkezdheti kutatásait a 37 400 hektár kiterjedésű területen, az ország déli részén. A terület igen ígéretes, mivel a földrétegeket fiatal, még forró vulkáni közetek alkotják. Mivel a Magma kutatásinak eredményeképpen új elektromos energia előállítására képes erőművek létesülhetnek, a vállalat további engedményekre számít a perui kormányzat felől.
Dr. Catherine Hickson a Magma vezető geológusa és a cég alelnöke a követekzőket nyilatkozta: “Nagyon örülünk, hogy megkaptuk a szükséges engedélyeket, most kezdődhet az aktív terepmunka. Peru geológiai adottságai megfelelőek egy világszínvonalú geotermikus rendszer felállításához és reméljük sikerül megismételni a Chilében elért eredményeket.
Az alábbi grafikonon egy átlagos családi ház energia felhasználásának megoszlását ábrázoltuk. Az épület üzemeltetése során következő fogyasztók használnak el energiát:
Egyértelmű, hogy legkönnyebben a fűtéshez felhasznált energia csökkentésével érhetünk el jelentős megtakarításokat. A fűtési rendszerek közül jelenleg a hőszivattyúk rendelkeznek a legmagasabb hatásfokkal. Például egy 4-es szezonális COP értékkel működő hőszivattyú csak negyedannyi energiát használ el működése során, mint egy ugyanilyen teljesítmény leadására képes hagyományos fűtési rendszer.
Ennek következtében nem csak az energiafelhasználás, de a CO2 kibocsájtás is jelentősen csökkenthető.
Amennyiben a a hőszivattyú által felhasznált energiát napcellák segítségével állítjuk elő, kialakítható egy ideálisan működő fűtési rendszer, melynek nincs káros hatása környezetünkre.
Amikor különféle hőszivattyúk hatékonyságát (hatásfokát) akarjuk összehasonlítani, célszerű az ún. COP értékekre támaszkodni. Hőszivattyús rendszerek esetében a COP számmal adják meg, hogy adott hőmérsékleten egységnyi villamos energiával mennyi hűtési/fűtési energiát kapunk.
A következőkben különféle rendszerek jellemző COP értékeit fogjuk ismertetni. Természetesen gyártótól és környezettől függően ezek az adatok változhatnak, de nagyságrendileg jó közelítést adnak arról, milyen hatásfokokkal érdemes számolnunk az egyes hőszivattyúk esetében.
Például egy enyhe téli napon (10°C –os kinti hőmérséklet esetén) egy levegős hőszivattyú COP értéke 3 és 4 között alakul. Vagyis 1W betáplált elektromos energia felhasználásával a rendszer 3-4 W fűtési energiát képes előállítani.
Ebben az esetben egy hagyományos elektromos fűtés COP értéke 1.0 lenne, vagyis ahhoz, hogy az elektromos fűtés 1 Joule hasznos hőt termeljen, 1 Joule elektromos energia betáplálására lenne szükség.
Levegős hőszivattyúk esetében a kinti hőmérséklet csökkenésével a rendszer COP –je egyre közelebb kerül az 1.0 -ás értékhez. Az 1.0 -ás értéket -18°C körül éri el egy levegős rendszer és ilyenkor már a levegő páratartalma elfagyaszthatja a hőcserélőt. Emiatt a hőszivattyú rendszeresen a jég felolvasztására kényszerül, ami megterheli a rendszert és a hatásfokot is jelentősen csökkenti.
Ezzel szemben a geotermikus hőszivattyúk a talaj közel állandó hőmérsékletű közegéből nyerik az energia nagy részét. Ennek következtében az ilyen típusú hőszivattyúk egész évben 4.0 – 5.0 körüli COP-vel képesek üzemelni.
A rendszer COP értékeinek kialakulásában a környezeti hőmérséklet mellett a hőszivattyúk hőcserélőinek kialakítása is nagy szerepet játszik. A hőcserélő felületének mérete és a kondenzátort hűtő “fűtővíz” illetve az elpárologtatón átáramló “hőforrás közeg” hőmérséklete befolyásolja a rendszer nyomásviszonyait és ezzel együtt a kompresszor energiafogyasztását is. Általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb a hőcserélő felülete és minél kisebb a két közeg hőmérséklet különmbsége, abnnál jobb hatásfokon képes üzemelni a hőszivattyú.
Hűtési üzemmódban a hőszivattyú hatásfokát leggyakrabban EER (energy efficiency ratio) vagy SEER (seasonal energy efficiency ratio) értékekkel szokták jellemezni és mértékegysége a (kWh) / (kWh).
Általánosságban elmondható, hogy ugyanakkora hőmérséklet különbség esetén minden hőszivattyú nagyobb hatásfokkal fűt, mintha hűtenénk vele.
A hőszivattyúk a fűtéshez szükséges hő nagy részét valamilyen környezeti közegből nyerik ki. Ez a közeg lehet a levegő, a talajvíz vagy akár maga a talaj is. Ezekben a közegekben működnek az ún. kollektorok, melyek a környezeti energia kinyerésért felelnek. Minden kollektortípusnak megvannak az előnyei és a hátrányai is.
Kezdjük a levegővel: ez mindenhol rendelkezésünkre áll, a hűtőközeg egy hőcserélőn keresztül közvetlenül tud hőt kivonni a beszívott levegőből. A levegő nem a legideálisabb választás, mert hőmérséklete nagyon ingadozó és akkor nyerhető ki belőle a legnehezebben energia, amikor a legynagyobb az épület fűtési igénye, a téli fűtési szezonban. Ennek következtében a rendszer hatásfoka viszonylag alacsony lesz és megnőnek az üzemeltetési költségek is.
A talajvíz, természetes rétegvíz nem áll mindenhol a rendelkezésünkre, pedig a közeg ideális hőforrásként üzemelhet, hiszen hőmérséklete legtöbbször állandő, 10-14 °C körüli. Ez a stabilitás nem csak a fűtésnél de a hűtésnél is igen jelentős megtakarításokat eredményezhet. A rendszer hátránya , hogy a víz földből való kinyerésére és a földrétegbe visszajuttatására egy plusz szivattyú üzemeltetése szükséges.
Harmadik hőforrásunk a talaj. Itt megkülönböztethetünk két esetet. Az első amikor a föld felső – nap által egész évben felmelegített – rétegeiben eltárolt hőt vonjuk el. Ebben a mélységben (~1m) ugyan a hőmérséklet ingadozik a levegő hőmérsékletének változásával, ám az ingadozás mértéke jóval kisebb mint a levegőé és átlaghőmérséklete is jócskán felülmúlja azt.
A másik megoldás a föld „belső” hőjéből táplálkozik. Ilyenkor a felhasznált hőt a föld belső magja szolgáltatja. 60-100 méteres mélységbe lefúrva a hőmérséklet már állandó és nagysága az úgynevezett geotermikus gradienstől függ. A gradiens azt mutatja meg, hogy ha a föld magja felé haladva hány fokkal nő a hőmérséklet . Ilyen mélységben már állandó a hőmérséklet, így a hőszivattyú egyenletes, magas hatásfokkal tud üzemelni egész évben. Ezekben a függőleges szondák hőátadó közeggel vannak feltöltve, melyet keringető szivattyúk tartanak folyamatosan mozgásban.
A hőszivattyúk hatásfokának meghatározásánál nem csak a hőforrás típusa, de a hő kinyerésének módja is sokat számít. A hőelvonás lehet közvetlen – mint például a levegős hőszivattyúk esetében – vagy alkalmazhatunk valamilyen közvetítőt, például glikolt vagy valamilyen más hőátadó közeget.
A közvetítő közegek szerepéről és működéséről bővebben következő blogbejegyzésünkben fogunk írni.
Aki kicsit is foglalkozott már az alternatív energia felhasználásával - azon belül is a geotermikus energiák hasznosításával - találkozott már a geotermikus erőművek fogalmával.
Bár fűtésre egyre gyakrabban használják a 100 C fok feletti forrásokat (ilyen városok például: Csongrád, Hódmezővásárhely, Kapuvár, Makó, Nagyatád, Szeged, Szentes, Szigetvár, Vasvár) - az elektromos áram ilyen formában történő előállítása Magyarországon még egyáltalán nem elterjedt.
A következő videoban egy geotermikus erőmű működését tekinthetjük meg sematikusan. Az eredeti video tulajdonosa ImageMakerGlobal
A következő bejegyzésben aktuális projektünkkel fogunk foglalkozni. A fűtendő épületet egy Termeo CAP’ típusú, 18kW maximális teljesítményű hőszivattyúval fogjuk felszerelni. Érdekesség, hogy a hőszivattyú a fűtés mellett a hűtési és melegvíz készítési feladatokat is el fogja látni.
Jelenleg a fűtési rendszer kollektorhálózatának kialakítása folyik. A Termeo CAP’ típusú hőszivattyúkat jellemzően vertikális talajszondával szereljük fel, melyekben glikolos hőátadó közeg kering. Az optimális működés érdekében a kollektorhálózatot itt 4 darab 80 m hosszú függőlegesen lefúrt KPE csőpár fogja alkotni.
A vertikális talajszondákat a föld fölött közös csőhálózatba kötjük, majd elvezetjük a hőszivattyú keringető szivattyújához, illetve a hőcserélőhöz. A hőátadással és a glikolos közeg áramoltatásával a későbbiekben fogunk foglalkozni.
Lássuk hogyan néz ki egy ilyen szonda lefúrása a gyakorlatban:
Ma elindult az oldal saját blogja is. A blogban minden olyan téma helyet kap majd, mely a hőszivattyús rendszereket, fejlesztéseket érinti, de az újdonságok mellett itt lehet majd követni aktuális projektjeink alakulását, lépésről lépésre.
A blog elsődleges célja a tájékoztatás, így bármilyen, a bejegyzések témáival kapcsolatos kérdésre szívesen válaszolok.
Kezdjük a levegővel: ez mindenhol rendelkezésünkre áll, a hűtőközeg egy hőcserélőn keresztül közvetlenül tud hőt kivonni a beszívott levegőből. A levegő nem a legideálisabb választás, mert hőmérséklete nagyon ingadozó és akkor nyerhető ki belőle a legnehezebben energia, amikor a legynagyobb az épület fűtési igénye, a téli fűtési szezonban. Ennek következtében a rendszer hatásfoka viszonylag alacsony lesz és megnőnek az üzemeltetési költségek is. 
Betöltés...