Villanyszerelők Lapja

Épületvillamosság

Fűtés elektromos falikazánnal

2017. április 11. | Fördős Norbert okl. gépészmérnök |  4652 | |

Fűtés elektromos falikazánnal

Az energiával kapcsolatos termékekre vonatkozó uniós rendelet (ErP), valamint a környezettudatos tervezés elősegítését szorgalmazó előírások – többek között – a fosszilis tüzelőanyag-felhasználást, illetve az azok használatából eredő károsanyag-kibocsátást hivatottak csökkenteni, az úgynevezett 20-20-20-as célok teljesítése végett. Ez a cél az elektromos energiával üzemelő fűtési és melegvíz-készítő berendezések térnyerését segít(ené) alapvetően elő.

Közismert tény, hogy 1 m³ gázfogyasztás 10 kWh villamosenergia-fogyasztásnak felel meg, így ha az árak összehasonlításából indulunk csak ki, egyértelműen a földgáz van jelenleg „nyerő” helyzetben (115,2 Ft: Főgáz Kft., II. kategória / 375,6 Ft, 10 kWh: Elmű, normál nappali díjszabás). Egy konkrét esetet nézve (850 m³ éves gázfogyasztás) ez egész évre vetítve 97 920+11 674 Ft-ot (azaz bruttó 109 564 Ft) jelent (alapdíjjal együtt), szemben a 319 260 Ft-os (áfás) villanyszámlához képest (ebben is benne van már az összes járulékos díj). Nappali kedvezményes árral is 308 040 Ft az éves bruttó végösszeg, de a legolcsóbb éjszakai tarifával sem „ússzuk meg” 197 030 Ft alatt (forrás: szamoldki.hu).

A gazdaságossági racionalitás vizsgálata során azonban nem szabad már itt leragadni. Egy gázüzemű, kondenzációs fali hőtermelő telepítése, terveztetéssel, engedélyezéssel, beüzemeléssel és égéstermék elvezetővel együtt akár bruttó 700 ezer Ft-ot is kitehet, szemben egy elektromos fali fűtőkészülék (9 kW) kb. 270 000 Ft-os teljes telepítési költségével (a villamos működtetés feltételei már eleve adottak). A gázkészülék esetén kb. 30 ezer Ft-os éves kéményellenőrzési és karbantartási díjat is felszámolva (ez az elektromos fűtőkészülék esetén egyáltalán nincs), valamint egy 3 éves időtartamot nézve (alkatrész csere nélkül) a két megoldás még kb. azonos kiadást jelent (nappali kedvezményes áron), de hosszabb periódus esetén egyértelműen a földgáztüzelésnek „áll a zászló”. Ezen a tényen alig javít valamit az éjszakai árammal történő kizárólagos működtetés (itt legalább 7,5 évig van előnyben az elektromos fali fűtőkészülék), a melegvíz-előállítás fajlagos költségeinek figyelmen kívül hagyásával. Fentiek alapján már az elején fontos azt leszögezni, hogy önmagában ez a hőtermelő (jelenleg) nem alkalmas földgáz üzemű berendezések kiváltására, illetve csak akkor, ha rendszerünket napelemekkel kombináljuk. Ott azonban, ahol tartályos gázzal fűtenek, igenis reális alternatíva az ilyen típusú készülék, valamint a fatüzelésre életbe lépő közeljövőbeli szigorítások is – többek között – az elektromos fali fűtőkészülékek malmára hajthatja a vizet. Mindez azonban még a nem is olyan messzi jövő, így az alábbi felhasználásra javasolt alapvetően ez a berendezés:

  • Távfűtésről leváló (alacsony fűtési hőszükségletű) önálló társasházi lakások saját hőtermelője.
  • Vezetékes földgázzal el nem látott üzletek és hétvégi házak fűtőkészüléke.
  • Alkalmazható más energiaforrásra épülő fűtési rendszerek (gáz, olaj, szilárd tüzelés) kiegészítő készülékeként is.
  • Napelemes rendszerrel összekötve lehetőség van a fenntartható energiafelhasználásra.
  • Az elektromos fűtőkészülék alternatívát nyújt az éjszaki árammal működő hőtárolós fűtésekre, a propángázzal üzemelő rendszerekhez, vagy a hőszivattyúval és melegvíz-tárolóval kombinált berendezések csúcsterheléseinek lefedésére.

Az ilyen típusú készülékek telepítéséhez nincs szükség gázszolgáltatói és kéményseprői engedélyre, sem évenkénti vizsgálatra és ellenőrzésre, így annak költségei, ahogy a bevezetőben is bemutatásra került, megtakaríthatók. Széles sávú, folyamatos teljesítmény-modulációja a tényleges igényekhez igazodó, optimális energiafelhasználást teszi lehetővé. A készülék működése során semmilyen égéstermék nem keletkezik, így a szénmonoxid káros hatásaitól sem kell tartani. Az elektromos fali fűtőberendezések csak zárt, száraz helyiségekben szerelhetők fel (fürdőben, mosókonyhában és zuhanyzós helyiségekben ez a hőtermelő a 0, 1 és 2-es zónákon kívül akasztható fel).

1. ábra: a) az elektromos fali fűtőkészülék belső felépítése, b) a víznyomásszenzor felépítése

Befoglaló méreteit tekintve egy elektromos fali fűtőkészülék semmiben sem különbözik a legtöbb gázüzemű hőtermelőtől. Belső felépítésük azonban – eltérő működési módjuk, illetve a felhasznált energiahordozó miatt – több szempontból is eltér (1.a ábra). Ennek egyik, végfelhasználói szempontból roppant előnyös haszna az eltérő zajterhelés: ma aligha található a gyakorlatban olyan lakossági fűtőkészülék, amelynek 15 db(A) a legnagyobb üzemi zajterhelése. Természetesen az ilyen típusú hőtermelőkben alkalmazott alkotóelemek több rokonságot mutatnak már gázüzemű társaikhoz mérve: a visszatérő ág ad helyet a burkolat alá épített membrános tágulási tartálynak (8) és az ErP rendeletben előírt (LOT 11) nagyhatékonyságú fűtési szivattyúnak (5). Minden, zárt rendszerben üzemelő hőtermelő berendezés kötelező tartozéka a biztonsági lefúvató szelep (7), amit ebben a készülékben digitális nyomásszenzor (6) egészít még ki – a működéséről később szólunk. Ezek együtt alkotják az elektromos fűtőkészülék hidraulikus blokkját (4). Minden hőtermelő központi eleme a „primer” hőcserélő (2), amely itt egy hőszigetelt acél tartály, a névleges teljesítménynek megfelelő számú elektromos fűtőbetéttel (3). A készülék belső légtelenítésére kézi szelep (1), túlmelegedés elleni védelemként pedig biztonsági hőmérséklethatároló (10) szolgál. Az előremenő fűtővíz hőmérsékletet NTC (9) méri, amely egyben a megfelelő teljesítmény moduláció fontos eszköze is (különösen időjáráskövető-szabályozásnál).

Az elektromos fűtőkészülék tehát villamos áram segítségével fűti fel a fűtővizet, ami a teljesítmény nagysága alapján 2-4 db elektromos fűtőpatronnal, azon belül pedig patrononként 3 fűtőellenállással történik. A jelen példában bemutatott hőtermelő elektromos egysége minden elektromos patront a parancsolt érték különbségének függvényében kapcsolja be és le. A készülék névleges teljesítmény-nagyságának függvényében ez 1 vagy 2 kW-os fokozatokban történik. A felmelegített fűtővizet az integrált nagyhatékonyságú fűtési szivattyú juttatja el a mindenkori fogyasztókhoz.

A szabályozási eltérés kritériumai a be- és kikapcsoláshoz:
Bekapcsolás

  1. Az elektromos egység először a legkisebb terhelésű fázist választja ki,
  2. majd ezen a fázison az elektronika a fűtőellenállást a legrövidebb működési idővel vezérli.

Miután a fűtőellenállás (vagy azok hármas csoportja) bekapcsolt, akkor ez legkorábban 7 másodperc (csoport esetén 21 másodperc) múlva kapcsolható újra le.

Kikapcsolás

  1. Az elektromos egység először a legnagyobb terhelésű fázist választja ki,
  2. majd ezen a fázison az elektronika a fűtőellenállást a leghosszabb működési idővel kapcsolja ki.

Miután a fűtőellenállás (vagy azok hármas csoportja) lekapcsolt, akkor ez legkorábban 1 másodperc (csoport esetén 3 másodperc) múlva kapcsolható újra be.

Ahogy az már előzetesen említve lett, a szóban forgó hőtermelő berendezés saját víznyomás szenzorral rendelkezik (1.b ábra). Ennek érzékelője egy elektromos jel segítségével informálja folyamatosan az elektromos panelt a készülékben aktuálisan uralkodó fűtővíz-nyomásról. A rendszerben fellépő nyomás egy vízcsatornán keresztül hat a víznyomás-érzékelőben lévő membránra (4). Nyomásnövekedésnél a membrán kidomborodik, amelynek mozgása közvetlenül hat a szenzor rugóterhelésű mágnesére (3), ami így közelebb kerül a vele szemben elhelyezkedő Hall-szenzorhoz (1). A mágnes és a Hall-szenzor közötti, a nyomástól függő távolságot egy elektronikus chip regisztrálja, majd feszültségjellé alakítja át. Ennek köszönhetően egymáshoz rendelhető a nyomás, valamint a létrejövő feszültség. A berendezés minden egyes vezérlési és szabályozási funkcióját a hőtermelő elektronikus vezérlőpanelje látja el. A készülék állapota folyamatos felügyelet alatt áll, az analizált készülékhibák vizuálisan megjeleníthetők és a fontos adatok mentésre kerülnek.

A komfortos használatot segítő funkciók

A központi kijelzőn egyetlen forgatógomb segítségével kérhető le, illetve változtatható meg az összes állapotkód. A kiválasztó gombbal a menüszintek hívhatók le, ahol a működéshez feltétlenül szükséges legfontosabb beállítások paraméterezhetők. A felhasználói szint mellett egy szervizszint is elérhető az elektromos fali fűtőkészülék rendszerbe illesztéséhez. A fogyasztói szint állapotlekérdezései:

  • Az előremenő fűtővíz NTC érzékelő aktuális hőmérsékletének kijelzése.
  • Külső HMV tároló csatlakoztatása esetén az aktuális tároló hőmérséklet kijelzése.
  • Az elektromos fali fűtőkészülék által aktuálisan leadott teljesítményének kijelzése.
  • A fűtési rendszernyomás kijelzése.

A felhasználói szint beállításai:

  • A fűtési rendszer maximális hőmérsékletének beállítása (25-85 °C között).
  • Az adott esetben külsőleg csatlakoztatott HMV tároló hőmérsékletének beállítása (35-70 °C).
  • A használati melegvíz-készítés és a fűtés maximális teljesítményének beállítása.

Egy standard külső hőfokérzékelő csatlakoztatásával az elektromos vezérlőpanelre integrált időjáráskövető-szabályozó is aktiválható. Ilyenkor a felhasználói menüben megtekinthető az előre kiválasztott jelleggörbe, valamint az adott esetben ahhoz tartozó párhuzamos eltolás száma. Ha a hőtermelőnek nem kell külső HMV tárolót fűtenie, a váltószelep csatlakoztatási kimenetére hibajelzés köthető. Az „egyenletes kopás” biztosítása végett lehetőség van a belső fűtőszálak bekapcsolási sorrendjének paraméterezésére (folyamatos csere/szimmetrikus be-/kikapcsolás). Szakemberek számára közismert tény, hogy a tehermentesítő (vagy terhelésleválasztó) relé egy olyan relé, amely a második fogyasztót leválasztja az elektromos hálózatról, ha és ameddig az első fogyasztó legalább egy meghatározott teljesítményt (illetve egy meghatározott áramot) felvesz. A tehermentesítő relét a háztartásokban a nagyobb teljesítményű berendezések lehetséges, egyidejű használata (mint például éjszakai árammal működő hőtárolós fűtés és átfolyó rendszerű vízmelegítő) esetén alkalmazzuk, amely a főcsatlakozó lehetséges túlterheléséhez vezethet. Ilyenkor az átfolyó rendszerű vízmelegítő tápvezetékébe egy tehermentesítő relét kell beépíteni, ami a melegvíz-készítés alatt a védelem által megszakítja az éjszakai árammal működő hőtárolós fűtés feszültségellátását.

Falra szerelhető, kompakt méretű elektromos fűtőkazán. Külső megjelenését, illetve felszereltségét tekintve szinte semmiben sem különbözik gázüzemű társaitól. Kémény, illetve gázoldali csatlakozása azonban nincs, így nem igényel külön engedélyeztetési eljárást a telepítés során.

Egy gázkészülékkel összevetve teljes más belső felépítést látunk a külső burkolat előlapjának levétele után. Fűtővíz oldalon ez a hőtermelő természetesen ugyanazokat a biztonsági elemeket (lefúvató szelep, hőfokhatároló, előremenő hőfokérzékelő, tágulási tartály) tartalmazza, mint egy normál fali fűtő gázkészülék.

A jelen cikkben ismertetett elektromos fali fűtő saját diagnosztikai rendszerén belül az is beállítható, hogy a helyszínen adott esetben felszerelt tehermentesítő relé zárt kontaktusa esetén fázisonként milyen módon kell a hőtermelő teljesítményét korlátozni. Abban az esetben, ha egy készülék teljesítménye nem elegendő ahhoz, hogy az épületben kiegyenlítsük a hőveszteségeket, lehetőség van arra, hogy a nagyobb névleges hőteljesítményű berendezésekből egy vagy több kiegészítő készüléket csatlakoztassunk. Nem jelent már különösebb újdonságot az, ha egy távvezérelendő fogyasztó (pl. elektromos fali fűtőkészülék) elé speciális vevőt (rádióhullámos adócsatorna vevő) kötnek be, ami kiszűri a hálózatból a helyi áramszolgáltató impulzus távjeleit, majd abból vezeti le a szükséges adóinformációkat. Az ilyen rádióhullámos adócsatorna-vevőt integrálni lehet a villanyórában, de az akár a villanyóra kapocsfedelén is közvetlenül felszerelhető. A modern, elektromos rádióhullámos adócsatorna-vevők ma már tehát képesek arra, hogy megtanulják az impulzus távjelek kimaradását (pl. az áramhálózat zavarai esetén) és egy előre meghatározott idő után levezessék a szükséges adóinformációkat, így ezzel önmaguktól kapcsolják a helyszínen a fogyasztót vagy a fogyasztókat. Klasszikus alkalmazás a terhelésvezérlésben a speciális, többtarifás villanyórák átkapcsolása az úgynevezett kedvezményes tarifájú áramra és ezzel együtt a nagyobb teljesítményű fogyasztó hozzákapcsolása az ügyfélnél, főleg melegvíz-tároló és éjszakai árammal működő hőtárolós fűtés esetén. Ennek célja, hogy az alacsony terhelésű fázisokban kihasználjuk az úgynevezett lassan szabályozható erőművek teljesítményében a felesleges kapacitásokat.

Borítóképen: Minden csatlakozás a hőtermelő alsó részén kapott helyet, így a telepítés is esztétikus úton valósítható meg. A „rejtett” nyomásmérő alapvetően a fűtésszerelő szakembernek ad hasznos információt a rendszer első feltöltése során, ugyanis a működés alatt digitálisan is kijeleztethető a fűtési kör aktuális nyomása.

Elektromos fűtésElektromos kazán

Kapcsolódó