Az energetikai veszteségfeltárásról VI.
2007/12. lapszám | Sümeghy Péter | 3365 |
Figylem! Ez a cikk 17 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Ez alkalommal rátérünk az épületgépészeti rendszerek optimalizálási módszereire. Épületgépészeti rendszereken alkalmazható beavatkozások A fűtési rendszerek korszerűsítése történhet utólagos hőszigetelés nélkül, viszont utólagos hőszigetelés esetén ...
Épületgépészeti rendszereken alkalmazható beavatkozások
A fűtési rendszerek korszerűsítése történhet utólagos hőszigetelés nélkül, viszont utólagos hőszigetelés esetén minden esetben szükséges a fűtési rendszert megvizsgálni és az új viszonyokhoz alakítani. Fűtéskorszerűsítés során a veszteségcsökkentés a cél, mely származhat a termelésből vagy az elosztásból. A hőtermelési veszteség csökkenthető jobb hatásfokú hőtermelő beépítésével, az elosztási veszteség pedig beszabályozással, megfelelő szabályozással mérsékelhető.
Üzemeltetési, szervezési javaslatok
Egy intézmény üzemeltetésében számos apró probléma merül fel, ami a figyelmetlenségnek tudható be, azonban halmozottan már érezhető pazarlást okoznak. Ezek kiküszöbölésére tett javaslatoknak nincs, vagy csak minimális költségvonzata van, így azonnal végrehajthatók.
Energiaellátási szerződések felülvizsgálata
A közüzemi szerződések megkötésekor a beépített legmagasabb, azaz csúcsfogyasztás után történik a fogyasztói besorolás, ami döntően befolyásolja mind az alapdíj mértékét, mind a fogyasztott energiafajta egységárát. Ezen szerződések megújítása évente történik, az azt megelőző évi lekötési adatok módosítása nélkül, hacsak a fogyasztó nem nyújt be erre nézve igényt. Sok esetben az évek folyamán történt kisebb üzemviteli, szabályozási változtatások vagy rendszerelemekbe történt beavatkozások fokozatosan csökkentették a csúcsigényt, minek következtében meg kell vizsgálni a lekötés csökkenthetőségének lehetőségét.
A szerződéstípusok, fogyasztói kategóriáik és költségeik:
Gázszerződés: a fogyasztói besorolás lehet kis-, közép- vagy nagyfogyasztó. A díjszabás a besorolástól függően alap- vagy teljesítménydíjas, és gázdíj.
Villamosenergia-szerződés:
A fogyasztói besorolás lehet lakossági vagy nem lakossági. A díjszabás a besorolástól függően alap- vagy teljesítménydíjas, és áramdíj.
Távhőszolgáltatási szerződés:
A díjszabás a besorolástól függően lakossági vagy közüzemi.
Radiátorok hatékonyságának növelése
A hagyományos fűtőtestek hőleadása sugárzás és főként konvekció útján valósul meg. A hőleadók megfelelő üzemvitelét az igazolja, ha azok mindenhol egyformán melegek. Ha a hőleadók nem mindenhol egyformán melegek, akkor feltételezhető, hogy légréteg maradt bennük, amit légtelenítéssel kell a szabadba engedni.
A konvekciós hőleadás hatékonysága növelhető a szabad légáram biztosításával. Célszerű megfigyelni, hogy nem takarják-e a fűtőtesteket a levegő áramlását gátló elemek, mint a sötétítő függöny, esetleg nincs-e a fűtőtest burkolva.
Kazán lezárása vagy fűtéscsökkentés üzemszünet alatt
Az épületek hőveszteségéből származó veszteség csökkenthető az éjszakai és hétvégi kazánlezárással vagy fűtéscsökkentéssel. A leállás, illetve a csökkentés szintjét a hőforrás és a fűtött rendszer ismeretében műszaki és gazdasági elemzés alapján kell meghatározni. Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy a helyiségben a tevékenység megkezdésének idejére a kívánt hőmérséklet biztosított legyen.
Kazánégő és előremenő vízhőmérséklet beállítása
A kazánégő beállításával csökkenthető a füstgáz O2-tartalma, és ezáltal növelhető a kazán hatásfoka. Például a mért üzemben az O2-tartalom 5,5% volt, amihez 88%-os hatásfok tartozott. Az égő beállításával az O2-tartalom 2%-ra csökkent, a hatásfok 90,2%-ra nőtt meg, ami 2,5%-os földgáz-megtakarítást eredményezett. Az előremenő fűtővíz-hőmérséklet beállításával, égtáj szerinti szabályozással biztosítható, hogy a fűtési rendszer a méretezésnek megfelelő teljesítményen üzemeljen, és - ha a szabályozás megfelelő - ne eredményezzen alul- vagy túlfűtöttséget.
Helyiség hőmérséklet csökkentése
Számos esetben tapasztalható, hogy a helyiség hőmérsékletek a követelményértékeket 1-2 °C-kal meghaladják, ami 6-12% hőfelhasználás-növekményt eredményez.
Központi fűtésszabályozás esetén fontos a megfelelő referenciahelyiség kiválasztása a helyiség hőmérséklet-korrekció miatt. Azon épületeknél, ahol a benntartózkodók hőleadása fokozott (pl. nehéz fizikai munka, kis helyiségben sok ember), ott érdemes megvizsgálni a helyiség hőmérséklet oly mértékű csökkentésének lehetőségét, hogy azt az emberek által leadott hő fedezni tudja.
Helyiségek funkciónkénti leválasztása
Az épületek egy részénél találhatók olyan helyiségek, melyek az üzemidőn túl is használatban vannak. Ezen helyiségek kiszolgálásánál nincs szükség az egész épület fűtésére, így érdemes őket leválasztani a rendszerről, így megtakarítva az objektum egészének vagy jelentős részének fűtését. Ilyen helyiségek lehetnek pl. a portafülke, iskolában a tanári szobák, ipari létesítményben az irodák.
Fűtési rendszerre vonatkozó intézkedések
A beruházások során a fűtési hálózat egy részét érintő, de az egészre kiható változásokat végzünk. Az itt felmerülő megoldások sok esetben költségigé-nyesek, gazdasági szempontok alapján értékelendők, valamint megfelelő műszaki előkészítést igényelnek.
Csővezetékek és szerelvények hőszigetelése
A fűtési hálózat csővezetékein, szerelvényein és megfogásain jelentkező hőveszteség növeli a fűtőberendezések üzemköltségét. Ez az energiaveszteség, illetve üzemköltség hőszigeteléssel csökkenthető. A hőszigetelés többletköltséget jelent. Gazdasági és műszaki szempontok alapján meghatározható az optimális szigetelési vastagság, mely függ a környezeti hőmérsékletviszonyoktól, energiaköltségektől, az üzemvitel módjától és a választott szigetelés költségvonzatától.
Automatikus szabályozás
A korszerű központi szabályozórendszer lényegében a fűtési rendszer agyközpontja, melynek feladata, hogy az utánkapcsolt egyedi szabályozókkal együtt optimalizálja a teljes hasznos hőbevitelt, figyelembe véve a csővezetékek hőleadását is. Biztosítania kell, hogy a rendszer az adott körülmények között minimális veszteséggel működjék, a hozzákapcsolt használati meleg víz és egyéb hőellátó rendszerek optimális üzemével együtt.
Felügyelnie kell a fűtési menetrendet, és biztosítania kell a teljes rendszer valamennyi villamos hajtású berendezésének idő- és teljesítményfüggő vezérlését. Amennyiben lehetséges, meg kell vizsgálni az égtáj szerinti fűtőkörök kialakításának és szabályozásának lehetőségét, mivel az északi és déli irányítottságú részek jelentős eltéréseket mutatnak egymáshoz képest. Mind energiatakarékosság, mind komfortérzet szempontjából előnyös az égtáj szerinti épülettagolás megoldása.
A szabályozás lehet:
Értéktartó szabályozás: a helyiség hőmérséklet érzékelője a felső határérték elérésekor kikapcsolja a fűtőberendezést, majd az alsó határértéknél bekapcsolja, így szakaszos üzemelést eredményez.
Követő szabályozás:
A hőszállítás mértéke (hőhordozó hőmérséklete vagy mennyisége) az uralkodó zavaró jellemző (időjárás vagy külső hőmérséklet) alakulását követi. Ezt a megoldást tipikusan ott használják, ahol egy épület két homlokzata erőteljesen két égtáj felé néz, és ilyenkor érdemes égtáj szerint bontani a szabályozást.
Menetrendi szabályozás:
Megfelelő óraszerkezettel az előírt érték napi és heti időtartamon belüli változásának rendje tetszés szerint megszabható.
Kaszkádszabályozás:
A szabályozási körön belül újabb kör kialakításával a hatáslánc hurkolttá tehető. A szabályozott szakaszok lehetnek a fűtött helyiség, a vezetékek és hőleadók, a kazán, míg zavarójellemzők az időjárás és a visszatérő vízhőmérséklet.
Kazánvédő szivattyú:
A korszerű szabályozás önálló eleme, mely nem engedi, hogy a korszerű, kis hőmérsékletű fűtéseknél - a korrózió megelőzésének érdekében - a kazánokba bizonyos hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékletű víz jusson vissza.
Költségosztók
Elsősorban távfűtött épületeknél gyakran felmerül az az igény, hogy az épület teljes energiafogyasztását korrekt módon megosszák az épület különböző használói vagy helyiségei között. Ezt a célt szolgálják a viszonylag alacsony költségű, ún. fűtési költségmegosztók. Ezek az egyes radiátorokra szerelt kis készülékek nem mérik közvetlenül, abszolút értékben a radiátorok hőleadását, hanem csak egy azzal arányos jellemzőt.
Ha ezek az értékek az épület összes hőleadójára rendelkezésre állnak, meghatározható, hogy az épület által elfogyasztott összes hőmennyiségből az egyes hőleadók hogyan részesednek, azaz a teljes fűtési költségfogyasztás arányos módon felosztható. Korábban ún. elpárologtatós rendszerű költségosztókat alkalmaztak, melyekben egy kis üvegkapillárisban elhelyezett folyadék elpárolgó mennyisége adta a hőleadással arányos jellemzőt. Ma már egyre nagyobb teret nyernek az elektronikus költségosztók, amelyek a radiátorok felületi hőmérsékletének mérésével, a hőleadó névleges paramétereinek ismeretében számítják ki a hőleadással arányos értéket, és akár távkiolvasásra is alkalmasak.
Fontos, hogy egyes lakások távhőköltségei csökkenni fognak már amiatt is, hogy védett, más lakások által körbevett fekvésük miatt fűtési hőigényük kisebb. Ezért a hőhidakban jelentkező, akár 2-3-szoros különbségek enyhítésére helyenként korrekciós tényezőket szoktak használni, így ezen tényezők a lakások fekvése szerinti mértékben csökkentik a kedvezőtlen elhelyezkedésűnek ítélt lakások összfogyasztásból képviselt arányát.
Beszabályozás
Az épületek fűtése során jelentős többletkiadást okoz a szükségesnél nagyobb helyiség hőmérséklet. Gyakori probléma, hogy a helyiség hőmérséklete: a terhelés változásakor nem felel meg a méretezési értéknek; még nagyon jó szabályozók esetén is ingadozik (főleg kis és közepes terhelés esetén), valamint hogy a felhasználóknál nem áll rendelkezésre a szükséges hőáram.
Ezeket a panaszokat a fűtőközeg nem megfelelő tömegárama okozza, ami akadályozza a szabályozókörök helyes működését. A hatékony működés alapja, hogy a névleges térfogatáramok a rendszer minden részén, minden üzemállapotban rendelkezésre álljanak. Ennek elérésére az egyetlen mód a rendszer teljes hidraulikai beszabályozása. Ez azt jelenti, hogy a rendszer névleges térfogatáram-értékeinek kialakítása érdekében a beszabályozásra szolgáló szerelvényeken kialakuló nyomáskülönbségeket meg kell mérni, és be kell állítani.
Fűtőtestek hőteljesítményének változtatása
A fűtőtesteknél a helyi szabályozás lehetőségével a helyiségben tartózkodók élhetnek, ha a túlfűtés előáll vagy a benntartózkodók komfortérzete megkívánja. Ebből következik, hogy a fűtőtestnél olyan szerelvényre van szükség, amely előbeállítást, nyitás-zárást és szabályozást tesz lehetővé. Erre a célra alakították ki a kettős beállítású radiátorszelepeket.
Abban az esetben, ha a központi szabályozásuk egy önműködő rendszer, akkor fűtőtestenként a kettős beállítású szelepek helyett önműködő fűtőtestszelep alkalmazandó, így megtartható a teljesen önműködő rendszer. Az önműködő fűtőtestszelep (termosztatikus radiátor- szelep) a benne található hőre érzékeny folyadék segítségével végzi a helyiség-hőmérséklet előre beállított értékének tartását. Általános követelmény a fűtőtesteknél a beszabályozás.
Fűtőberendezés-rekonstrukció
Egy épület energiafelhasználásának jelentős része a hőellátásban hasznosul, hol jobb, hol rosszabb eredménnyel. Az energetikai felülvizsgálat egyik fő kérdése, hogy a meglévő tüzelőberendezés megfelelő mértékben ki tudja-e elégíteni az épület hőigényét, valamint el kell dönteni, hogy egy új típusú, modern tüzelőberendezésre történő cseréje indokolt-e!
A ma üzemeltetett kazánok nagy többsége öreg kazán (Komfort, FÉG F105, ÉTI.), életkoruk 15-20 évre tehető. Ezen kazánok kialakításának legfőbb szempontja az üzembiztonság volt, nem az energiatakarékosság, ebből kifolyólag a konstrukció állandó fűtővíz-hőmérsékletet biztosít. Így az épület pillanatnyi hőigényétől függetlenül folyamatosan forró vizet állít elő, és az időjárásnak megfelelő igényeket a szabályozó automatika keverő szabályozással valósítja meg. Ennél a szabályozásnál a szekunder oldalról visszatérő víz megfelelő mértékű bekeverésével lehet a szükséges előremenő vízhőmérsékletet biztosítani. Tehát ez a megoldás energetikailag pazarló, a mai technikai szinten elavult.
Megoldást jelenthetne a kaszkádszabályozás, mikor is a kazánléptetés lehetőségét kihasználva begyújtási sorrend felállításával és fenntartásával a kazánok üzemét némileg szabályozni lehetne. A jelenlegi szabályozási eljárások adta lehetőségeket alig tudják kihasználni ezek a kazánok, valamint az elektronika bekerülési költségének megtérülése az energia-megtakarítás által nehezen meghatározható, mivel az ilyen szabályozás-átalakítások egyedi, speciális feladatok, és mint ilyenek, csak a megvalósítást követően adnak választ erre a kérdésre.
Az energiahatékonyság növelésére a tüzelőberendezés rekonstrukciójára nézve két lehetőség kínálkozik. Az egyik az alacsony hőmérsékletű kazánok üzembe állítása, a másik a kondenzációs kazántechnika alkalmazása. Ezek esetében a megtakarítás jelentős, ami nagyrészt a hagyományos kazánokhoz képest csökkentett füstgázhőmérsékletnek, részben a készenléti veszteség csökkentésének köszönhető.
A hagyományos kazánok, mint már korábban említettem, állandó fűtővíz-hőmérsékletet tartanak, ez általában 90 °C, amihez 190-250 °C-os füstgázhőmérséklet tartozik, és ezáltal jelentős mennyiségű hőenergia megy veszendőbe a távozó füstgázzal. Ezenkívül ezek a kazánok szigeteletlen kazántesttel rendelkeznek, kialakítástól függően vagy őrláng üzemel (pl. FÉG F105), vagy egy beépített égő- automatika ki/bekapcsolással működteti. Az így keletkező készenléti veszteség szintén jelentős energiaveszteséget jelent (kb. 5%, míg az alacsony hőmérsékletű vagy kondenzációs kazánoknál ez kevesebb, mint 1%-os veszteség).
Ezzel szemben az alacsony hőmérsékletű kazánok esetében már megoldott az időjárás-követő üzem modulációs égők alkalmazásával, azaz a fűtővíz a kívánt hőmérsékleten, vagy a jobb szabályozhatóság miatt 5 °C-kal magasabb hőmérsékleten kerül előállításra, amit a keverő szabályozással finomítanak, kiküszöbölve, hogy a kazán-hiszterézis okozta lengések zavart okozzanak a szekunder fűtési hálózatban.
Az alacsony hőmérsékletű kazánok 90 °C-os fűtővíz-hőmérsékletéhez 180-190 °C- sos, míg 50 °C-os fűtővízhez 120 °C-os füstgázhőmérséklet tartozik. Ennél a hőmérsékletnél már jelentős megtakarítások érhetők el a részterhelésű üzemszakaszok alatt, amik egy fűtési szezon majdnem egészére jellemzők. Ehhez képest a kondenzációs kazánok még nagyobb megtakarítást produkálnak.
E kazánok előnye amellett, hogy a rejtett hőt hasznosítják, még az is, hogy egy 90/70 °C-os fűtési rendszer esetében is maximálisan 75 °C-os füstgázhőmérséklet adódik, ugyanis a kondenzációs kazánok esetében a távozó füstgáz hőmérséklete minden esetben a visszatérő vízhőmérsékletnél 5 °C-kal magasabb. Egy 50/40 °C-os rendszer esetében a füstgázhőmérséklet 45 °C, mely a hagyományos kazánokéhoz képest akár 200 °C-kal kevesebb is lehet.
Még tovább javítható a helyzet nagy vízterű kazánok alkalmazásával, mivel a nagy víztömegnek nagy a hőtároló kapacitása, így kevesebb energia szükséges a megfelelő vízhőmérséklet tartásához, megtakarítva így az égő begyújtását megelőző szellőztetési folyamatnál elkerülhetetlenül bekövetkező, az égőcső hűtéséből származó hőpótlást.
Fontos még megemlíteni, hogy a régi típusú kazánok alacsony hőmérsékleten történő üzemeltetése komoly károkat okoz magában a kazántestben.
A modern kazánokhoz illesztett kaszkádszabályozás a menetrend szerint, a külső hőmérséklet függvényében előállított előremenő vízhőmérséklet-szabályozás mellett képes a kazánteljesítmény szabályozására is, tehát a hőigénynek megfelelő számú kazánt a megfelelő terhelésen üzemelteti, gazdasági és üzemeltetési szempontok szerint.
Ezen ismeretek birtokában, több kazángyártó cég által megerősítve, kijelenthető, hogy az alacsony hőmérsékletű kazánokkal min. 30%, kondenzációs kazánokkal min. 40% energia takarítható meg.
Felhívnám a figyelmet arra, hogy bárminemű kazánházi rekonstrukció előtt ajánlott az épület hőszükséglet-számítását az aktuális állapotra elvégezni, mivel az épület fennállása alatt bekövetkezett változások nem vonták maguk után a kazán teljesítményének csökkentését, valamint a fűtési rendszer és maguk a kazánok is túlméretezettek, minek következtében jelentős teljesítményfelesleg küszöbölhető ki kazánoldalról és szekunder fűtési oldalról is.
Alternatív és megújuló energiaforrások alkalmazása
A Föld meglevő nyersanyag- vagy energiakészleteinek pontos mértékét nem ismerjük, és így a felhasználás jelenlegi vagy prognosztizált értékével sem tudjuk biztosan kiszámítani, hogy mennyi ideig elegendő az igények fedezésére. A megújuló energiaforrások alkalmazásának szükségességét a rendelkezésre álló készletek korlátozott volta és a környezetvédelmi szempontok egyaránt indokolják. A megújuló energiák jelenlegi alkalmazása országonként változó, függ a földrajzi, meteorológiai adottságoktól és az ország gazdasági lehetőségeitől, társadalmi fejlettségétől.
Az összes energiafelhasználás 2000-ben az OECD országokban 69 840 PJ, Magyarországon 1040 PJ. A megújuló energiafelhasználás az OECD országokban 4409 PJ, az összes energiafelhasználás 6,3%-a, Magyarországon ez 37 PJ és 3,6%.
