„Autonóm” ház projekt
2007/7-8. lapszám | Dibáczi Zita | 3632 |
Figylem! Ez a cikk 19 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A megújuló energiaforrások piacképessége és hosszú távú alkalmazhatósága egyre inkább a figyelem középpontjába kerül, ugyanis megfelelő technológia és optimális földrajzi elhelyezkedés kombinációja révén ígéretes lehetőség nyílik költségcsökkentés elérésére, nem is beszélve a környezetvédelmi hozadékról, mely egyenesen hozzájárulhat egy cég-imázs kialakításához, a jövőre nézve pedig a fenntartható energiagazdálkodáshoz.
Magyarországon az alternatív energiaforrások alkalmazása eddig döntő mértékben a lakossági építési szektorban jelent meg. Jelenleg még nem áll rendelkezésre olyan hazai szakirodalom, amely tudományos alapossággal, igénnyel, tudományos kritériumok szerint ipari alkalmazási szinten dolgozná fel ezt a napjainkban oly aktuális szakterületet. Hozzá kell tenni, hogy a tudományos indokok között különös jelentősége van annak a körülménynek is, hogy ezen alternatív energiaforrások (technológiai szinten: hőszivattyú, napkollektor, alacsony hőmérsékletű felületfűtés, -hűtés stb.) felhasználásában a gyakorlat megelőzte a tudományos vizsgálatokat.
Ezen alapvető indokok vezérelték az Ing-Reorg Kft.-t, amikor 2005 őszén egy egyedülálló kutatási projektet indított el, melynek célja egy olyan korszerű, ipari, kereskedelmi rendeletetésű épület felépítése volt, amely ötvözi magában a jelenleg rendelkezésre álló, megújuló energiaforrásokra támaszkodó technológiákat, úgy, hogy a kész épület rendelkezzen azokkal a mérőberendezésekkel, amelyek biztosítják a különböző fajtájú energiahordozók vizsgálatát az üzemszerű működési környezetben. A Gazdasági Versenyképesség Operatív Program (GVOP) által támogatott, „Autonóm ház” című projekt fő célkitűzése az alternatív energiaforrások alkalmazásának, hatékonyságának vizsgálata.
Az előkészítést, a kivitelezést, valamint a szakmai kutatómunkát az alternatív energiafelhasználás hazai alkalmazását nagymértékben pártoló szakcégek vezetői, tanácsadói felügyelik, ezen kívül több egyetemmel is együttműködést alakítottak ki.
A projekt tárgyát képező épület
A projekt során a debreceni logisztikai központ építészeti, épületgépészeti, valamint villamossági rendszereit a megújuló energiaforrások jelenlegi csúcstechnológiai megoldásaival alakították ki.
A lehetőségekhez képest minimalizálni kívánták az épület külső energiaszükségletét, ezért a tervezés során a passzív építészeti megoldásokra törekedtek. Kiemelt hőszigetelés került kialakításra, hangsúlyt fektettek az alacsony K-értékű nyílászárók magas arányára, illetve az épület megfelelő tájolását és az árnyékolástechnikai megoldásokat is biztosították.
Az épületben alacsony hőmérsékletű fűtési rendszert installáltak: központi fűtésű-hűtésű padlóval, falfűtéssel és szerkezettemperálással. Az irodaépület fűtési és használati melegvízigényét talajszondás hőszivattyú, napkollektor, talajkollektor és hulladékhasznosító kazán látja el. Mivel az épület egész éves energiaigénye kerül vizsgálat alá, ezért nyáron a hűtést a passzív talajszondás rendszer biztosítja.
A hőszivattyú jóságfokának meghatározása céljából külön fogyasztásmérő áll rendelkezésre az elektromos hálózaton, illetve hőmennyiségmérők a megfelelő termelt hőmennyiség mérésére. Amellett, hogy különböző jellegű megújuló energiaforrások alkalmazására és egyben megfigyelésére kerül sor (geotermikus, napenergia stb.), a talajszondák esetében össze kívánják hasonlítani a különböző mélységű talajszondákból kinyerhető pontos energiamennyiséget hőmennyiségmérőkkel: ezért 9 db, DN 32 átmérőjű, 50 méter hosszúságú, valamint 6 db, DN32 átmérőjű, 100 méter hosszúságú négycsöves talajszondát telepítettek. A szondákra különböző mélységben hőmérsékletérzékelőket szereltek fel, így a talaj hőmérséklet detektálható.
A napkollektorok több funkcióval is rendelkeznek, ezeket a kapcsolási sorrend alapján ismertetjük.
- Használati melegvíz-termelés és a fűtési rendszerek rásegítő energiaellátása. Az energetikai rendszerben ez könnyen mérhető, ugyanis a megfelelő pontra integráltak egy hőmennyiségmérőt, illetve egy vízórát.
- 2 db, 100 méter hosszúságú talajszonda segítségével a földköpeny temperálása: így meghatározhatóvá válik, hogy a hőszivattyú milyen hatékonysággal dolgozik az egyik előfűtött, és a másik, nem előfűtött földközegben.
- 2×39 m³-es, földbe süllyesztett puffertartály fűtése. A tartályokban elhelyezett 3-3 db hőmérő alapján lehet ellenőrizni a hőmérsékletet.
A vegyes tüzelésű kazán által biztosított energiabevitel detektálásának egzakt módja a puffertartályhoz kiépített hőmennyiségmérő: a víz keringési sebessége és a hőmérsékleti adatok határozzák meg azt a hőmennyiséget, amit az épület temperálására fordítanak.
Az épületben lehetőség van a szürkevíz-hasznosításra, ebben a szekcióban evidens mérési lehetőségek adottak. Konkrétan: vízmérőkkel lehet mérni a szürkevíz-hasznosítást, illetve ide tartozik az öntözésre fordított esővíz is.
A megfelelő légtechnika kialakítása az egyik kulcskérdés volt az épület tervezése folyamán, a klasszikus szellőztetési rendszerrel ugyanis óriási lenne a hőveszteség. Ezért olyan hővisszanyerős légkezelő berendezés került installálásra, amely rendkívül magas hatékonysággal végzi munkáját, fűtőkalorifel alkalmazása nélkül. Ami a mérési dokumentációt illeti, elsősorban a betáplált elektromos energia válik dokumentálhatóvá.
A kontrollált szellőztetés esetén további mérésekre nincs lehetőség. Tekintettel arra, hogy nincs külső energia-bevitel, a hozzáadott fűtési érték egzakt módon nem mérhető.
A fűtőkalorifel hiánya egyben azt is jelenti, hogy a bevitt energia mértéke nem mutatható ki. A készülék üzemeltetése során fellépő, jellemző módon 2-3%-os veszteséget az épület hőtartalékai pótolják. Természetesen ezeket az adatokat az épület hőszükséglet-számítása tartalmazza, a működési információknak, a naplózott hőmérsékleti adatoknak kell ezeket az értékeket alátámasztaniuk.
Az épület gépészeti rendszerei kiterjednek a hűtési funkció ellátására is, egy mai korszerű irodaépület energetikai mérlegének megállapításához ugyanis elengedhetetlen a nyári időszakban felmerülő hűtési igény meghatározása is. A hőszivattyút adott időszakban nem fűtési, hanem hűtési célra is lehet hasznosítani. Így a nyári üzemmódban értelemszerűen a hűtési funkció kerül előtérbe, s ekkor a kutatás arra irányul, hogy mekkora a létesítmény hűtési energiaigénye. A hűtési célú energiaigény jól dokumentálható a szondákból érkező vízhőmérsékletek különbségeivel.
Nagy jelentősége van ezen a területen a harmatpontméréseknek is. Abból a célból, hogy a védendő készülékeknél elkerülhető legyen a páralecsapódás, a harmatponti hőmérsékleteket mérni kell megfelelő mérőegységekkel. Az épületfelügyeleti rendszer pedig letiltja a hűtést, amennyiben a hőmérsékleti adatok ezt megkívánják.
További kivitelezési lehetőségek
Az épület üzemelése során a mért adatok folyamatos feldolgozása alapján lehetőség nyílik a rendszer bővítésére. A kollektorszőnyeg alkalmazása a kutatási projekt opciós részéhez tartozik. Alkalmazására akkor kerülhet sor, ha a kezdeti mérési eredmények azt mutatják ki, hogy a kollektorok által termelt energia nem elegendő. Ekkor alacsony költséggel telepíthető kollektorszőnyeg használatára kerülhet sor.
Ennek segítségével fokozható a talajköpeny és a 2 db puffertartály temperálása. Víztakarékos szanitertermékek üzembe állítását is megvalósítják, így parallel módon két vizesblokk kerül kialakításra: az egyiket víztakarékos, a másikat hagyományos fogyasztókkal szerelik fel, s vízmérőkkel éves szinten pontosan lehet mérni a megtakarítást.
Az épület tetején kis teljesítményű szélkerék, illetve napelem kerülhet elhelyezésre. Megfelelő mérőberendezések telepítésével mérni kell ezek leadott energiáját, havi bontásban, téli és nyári vetületben. Nyilvánvaló, hogy ezek a kisegítő berendezések a gépészeti rendszerek elektromos betáplálásában vehetnek részt: a megtermelt energia lehetővé teszi olyan részegységek üzemeltetését, mint például egy szivattyú vagy egy reklámtábla megvilágítása, de elégtelenek például a világítási funkciók biztosítására.
Jelenleg kutatási fázisában tart a projekt. Az egyik lényeges kutatási részfeladat lezárult, elkészült a helyi talajviszonyokra vonatkozó hőmérséklet-lefutási görbe, annak elemzése és értékelése. Így pontos adatok állnak rendelkezésünkre a talajból kinyerhető energiapotenciál meghatározására. A kutatási terv rövid összefoglalásaként elmondható, hogy a cél az, hogy egyes részelemek hatékonysága számszerűsített formában megvilágítást nyerjen, tehát ne csak a teljes komplexum energetikai paraméterei álljanak rendelkezésre, hanem konkrét rendszerekéi is.
Ebből pedig a továbbiakban egyértelmű következtetést lehet levonni az épület üzemeltetési költségeire is. Lehetőség nyílik az épület üzemelése során a felülethőmérséklettel, a külső és belső levegőhőmérséklettel, valamint a páratartalommal kapcsolatos mérések elvégzésére. Mindemellett a rendszer üzemelését és környezetre gyakorolt hatását is vizsgáljuk.
Magyarországon precedens nélküli, hogy az üzemelő hőszivattyú szondáinak közelében a föld termikus energiáját vizsgálják. Így számszerűsített adatok fognak rendelkezésre állni, ami jó alapot szolgáltathat például az alternatív energiaforrások segítségével működtetett rendszerek megtérülésével kapcsolatos vitákra.
A projekt kutatási eredményeit a Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum Műszaki Főiskolai Kar Épületgépészeti tanszékével 2007. október 18-19-én megrendezésre kerülő Épületgépészeti és Gépészeti szakmai napok keretében ismertetjük.
