Hatásfok
2012. december 12. | Varga László | 6317 |
Az alábbi tartalom archív, 14 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Betértem a nyáron az egyik, kazánokat is forgalmazó szakkereskedésbe, megszemlélendő a legújabb szilárd tüzelésű kazánokat, hogy eljőve az ősz, ajánlani tudjam megrendelőimnek a gáztüzelés alternatívájaként a lényegesen olcsóbb fűtési lehetőségeket. Nézelődés közben akaratlanul is felfigyeltem egy házaspár beszélgetésére.
Arról próbálták meggyőzni egymást, hogy egy szilárdtüzelésű kazánnal kiváltva a jelenlegi gázkazános fűtésüket, mennyivel lenne kisebb a téli fűtésköltségük? A beszélgetésüket most már tudatosan figyelve – milyen gyarló az ember – egyre inkább megerősödött bennem az a meggyőződés, hogy a nem szakmabeliek, de sajnos sok kolléga is milyen hiányos ismeretekkel bír a fizikát illetően.
Itt éppen arról beszélgettek, hogy a meglévő 18 kW-os cirkó kazán lecserélésével egy ugyanilyen teljesítményű szilárd tüzelésű kazánnal oldanák meg a lakásuk fűtését. Azonban hiába keresgéltek, nem találtak a szakkereskedés kínálatában ilyen kis teljesítményű fás-szenes kazánt.
Na ekkor érkezett el az a pillanat, amikor már nem bírtam megállni, hogy ne szóljak bele a beszélgetésbe. Udvariasan, elnézésüket kérve bemutatkoztam, és felajánlottam segítségemet, nem titkolva el abbéli reményemet, hogy a későbbiekben talán megrendelőim is lehetnek. Elmondtam nekik, hogy hallottam, miről beszélgetnek, és ha bővebben megismerhetném problémájukat, talán tudnék segíteni nekik annak megoldásában.
Elmondták, hogy vidéken laknak egy hagyományos építésű családi házban. A feleség a helyi élelmiszerboltban dolgozik, a férj asztalosként próbál meg jelen lenni az egyre szűkülő piacon. Az asztalosműhelyből sok fahulladék kerül ki, amely jó tüzelőanyag, kiegészítve hasábfával és ráadásként a boltban keletkező, egyébként elhelyezés szempontjából gondot okozó csomagolóanyagokkal, kartondobozokkal. Kazánfűtőként pedig ott van a jó öreg nagypapa, aki időmilliomosként éli életét szerettei körében.
Megkérdeztem, miért gondolták, hogy a 18 kW-os cirkó helyett (mellett) elegendő lenne egy ugyanolyan teljesítményű fás-szenes kazán is. A válasz az volt, amit vártam. Úgy vélték, hogy a kazánt elegendő kizárólag a wattok száma alapján kiválasztani. Igencsak meglepődtek, amikor nagyjából kiszámoltam nekik, hogy milyen teljesítményű kazánnal tudnák kiváltani (helyettesíteni) a gázos cirkót.
Íme a rideg valóság, az egzakt fizika. Tehát milyen tényezők határozzák meg a lakásban élők kényelemérzetét, illetve a fűtési rendszer használhatóságát? Elsősorban a fűtőberendezés, másodsorban a fűtési rendszer hőleadói (radiátorok, padlófűtés, falfűtés), harmadsorban a lakás építőanyaga, illetve annak hőátbocsájtása, negyedsorban az ember fizikai, mentális állapota, és végül a falak színei, a lakás berendezésének harmóniája, valamint a napszakok. Beszélgetőpartnereim esetében ezek közül, mivel csak a fűtőberendezésen kívántak változtatni, a kazán teljesítménye, hatásfoka és szorosan ehhez kapcsolódóan a kémény milyensége a befolyásoló tényező. Tudattam velük, hogy a 18 kW-os cirkó a legjobb esetben is csak legfeljebb 90%-os hatásfokkal tud dolgozni, mivel nem kondenzációs kazánról van szó. Ezzel a hatásfokkal számolva a bevezetett energiából csupáncsak mintegy 16 kW-ot tud hasznosítani. A szilárd tüzelésű kazán teljesítménye a gyártók adatai alapján általában a legmagasabb fűtőértékű tüzelőanyagra van meghatározva. Nevezetesen a feketeszén eltüzelésével lehet a megadott teljesítményt elérni. Barnaszénnel vagy fával tüzelve nem csak a teljesítmény, hanem a hatásfok is csökken. Tehát kisebb fűtőértékű tüzelőanyag elégetésével, rosszabb hatásfokkal eltüzelve jelentősen csökken a leadott energia.
A teljesítményt jelentő szám tulajdonképpen azt mutatja meg, hogy az adott tüzelőberendezésben egy óra alatt hány kilogramm tüzelőanyagot tudunk elégetni. Ezt a mutatószámot az SI-rendszerben wattban adják meg. (Az SI jelentése „nemzetközi mértékrendszer” – Systéme International d´Unités). A hatásfok az a viszonyszám, amely azt mutatja meg, hogy a bevezetett energiából hány százalék hasznosul. Képletben kifejezve: Ehasznos/Ebefektetett. Tehát ha egy 30 kWh teljesítményű szilárdtüzelésű kazánban maximum a 30 kWh-nak megfelelő anyagot égetünk el, azaz körülbelül 6,5 kg keményfát, akkor a kazán 70%-os hatásfokával számolva ez 21 kW leadott teljesítménynek felel meg. Miért van ez így? Azért, mert a kazánban elégő tüzelőanyag által termelt meleget több tényező befolyásolja, alakítja. Nézzük ezeket sorjában!
A legfontosabb a kémény megfelelő huzata. A másik nagyon fontos tényező az aktív rostélyfelület. A harmadik a kazán tűzterének befogadó képessége. A negyedik a kazán belsőterének a felülete, azaz az a felület, amelyen át a tűz, a füstgáz a hőtartalmát a hőhordozó közegnek, tehát a fűtővíznek a kazánlemezen keresztül átadja. Tehát ez a négy fő tényező határozza meg a kazán szempontjából az egy óra alatt elégethető tüzelőanyag – és ezáltal a megtermelt hő – mennyiségét. A tüzelőanyag fűtőértéke mellett annak nedvességtartalma is jelentősen módosíthatja az előállított meleget. Gondoljunk csak bele, ha nedves tüzelőanyagot akarunk elégetni, előbb el kell párologtatni belőle a vizet. Példaként: egy liter 20 °C-os víz elpárologtatásához – azaz 100 °C-ra való felmelegítéséhez – a Q = mcΔt összefüggés alapján 93 W energia szükséges. Az erre fordított energia nem hasznosul hőtermelés szempontjából, kivétel a kondenzációs kazán.
Nagyon fontos tényező a kémény elhelyezkedése. Amíg a kémény hideg, nem tud kialakulni benne eléggé intenzív huzat, ezért a tüzelés kezdetén alacsonyabb a tűztéren átáramló levegő sebessége és ennek következményeként a mennyisége. A tűztérbe beáramló levegő hőmérséklete is számottevően meghatározza az égés jóságát. Szerencsés, ha a kémény az épület középtengelyében helyezkedik el, mert amellett, hogy hamarabb bemelegszik, illetve meleg marad, mivel fűtött tér veszi körül, jelentősen javítja a falon keresztüli hőleadásával a komfortérzetet, merthogy úgy működik, mint egy mai korszerű falfűtés.
Ezeken a befolyásoló tényezőkön túl is van még egy nagyon fontos dolog, ami nagy hatással van a fűtés jóságára, ez pedig, bármilyen furcsán hangzik is, a nagypapa. Illetve, hogy a nagypapa hány órán át hajlandó fűteni. Ugyanis reggel hat órától este tíz óráig fűtve, marad nyolc óra fűtetlen idő, ami alatt hőbevitel nem lévén, a ház kezd kihűlni. Ez a kihűlés olyan intenzív, amilyen a belső hőmérséklet és a külső hőmérséklet közötti különbség. Minél hidegebb van kint, annál több hő távozik a falakon keresztül a szabadba. Tehát számolnunk kell a reggel jelentkező felfűtési veszteséggel, amelyet nem csak az üzemmegszakítás (fűtéskiesés), hanem a fűtendő helyiség légtérfogata is befolyásol. A felfűtési veszteség, bármilyen hihetetlenül is hangzik, fordítottan aránylik a légtérfogathoz, tehát minél nagyobb a fűtendő épület légtérfogata, annál kisebb a százalékos felfűtési veszteség. Például nyolc óra fűtéskiesés esetén egy három szoba plusz konyhás, fürdőszobás ház (körülbelül 300 légköbméter) felfűtési pótléka 10-12%, míg egy nagyobb (körülbelül 500 légköbméteres) lakás felfűtési pótléka csak 8%.
Visszatérve a cikk bevezetőjében említett esetre, a család háromszobás házát a jelenlegi 18 kW-os cirkó helyett egy kizárólag fával fűtött, körülbelül 30-35 kW-os szilárdtüzelésű kazánnal lehetne megbízhatóan kifűteni abban az esetben, ha a korábban említett kéményparaméterek fennállnak. Természetesen ez a kazánteljesítmény –15 °C-os külső hőmérsékletig elegendő. A felfűtési veszteség elkerüléséhez éjszakára át kell állítani a fűtési rendszert gázkazán üzemmódra. A külső hőmérsékleti minimumok országos eloszlását a meteorológia térképről vagy az internetről tudhatjuk meg.
Az előbbi szempontok mellé persze nem árt bekalkulálni a megtérülési időt is. Egy 30-35 kW-os szilárdtüzelésű kazán ára 140 ezer Ft-tól 280 ezer Ft-ig (meg még sokkal feljebb) is elmehet, attól függően, hogy milyen anyagból van a kazán. Ma már a kereskedők a bemutató táblára elég gyakran kiírják a kazánlemez vastagságát, amely jelentősen befolyásolja a kazán árát. Könnyű belátni, hogy egy 4 mm-es lemezvastagságú tűztérrel rendelkező kazán körülbelül 30%-kal rövidebb élettartamú, mint egy 6 mm-es falvastagságú változata. Az utóbbi akár 50%-kal is drágább lehet vékonyabb falvastagságú társánál.
Tehát konzekvenciaként leszögezhetjük, hogy itt már nem csak a fizikát kell tudni, de nem árt, ha némi közgazdasági ismeretekkel is rendelkezünk.
A VGF&HKL egy havi megjelenésű épületgépészeti szaklap, amely nyomtatott formában évente 10 alkalommal jelenik meg. A lap cikkei a fűtéstechnika, gázellátás, vízkezelés területei mellett a hűtés-, klíma- és légtechnika témaköreit tárgyalja. A VGF elsődlegesen az épületgépészeti kivitelezéssel foglalkozó szakembernek szól, de haszonnal olvashatják üzemeltetők, társasházkezelők, beruházók, ingatlantulajdonosok és mindenki, aki érdeklődik a terület újdonságai, problémái és megoldásai iránt.
A VGF&HKL előfizetési díja egy évre 13 990 Ft, amelyért 10 lapszámot küldünk postai úton. Emellett az előfizetőink pdf-ben is letölthetik a legfrissebb lapszámokat, illetve korlátlanul hozzáférhetnek a korábbi számok tartalmához is, így közel 26 évnyi tudásanyagot vehetnek bírtokba.
