Épületgépészeti vezérfonal
2010/11. lapszám | Chiovini György | 22 803 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Érdemes röviden újra átgondolni ennek a Svájcban összeállított dokumentumnak a jelentőségét. Eredendően a tervezők és kivitelezők számára szánják, de előnyeit a megrendelő is élvezheti. Hiszen az a lényege, hogy ha a tervező a megrendelő egyértelmű és mindenre kiterjedő igényeinek megfelelő, szakmailag korrekt tervet készít, melyet a kivitelező gondosan megvalósít, akkor a projekt egy problémamentes átadás- átvétellel és a megrendelő maradéktalan elégedettségével zárul.
A hővisszanyerős lakásszellőzés
után most a fűtési rendszer tervezési segédlete kerül az olvasó kezébe. Minta gyanánt egy megfelelőségi nyilatkozatot is kapcsolódik hozzá, történetesen a fafűtési rendszerről. Ez tartalmilag egy korrekt rendszermegoldás tömör összefoglalása, formailag egy nyilatkozat, melyet az ajánlatadó tesz az ajánlathoz csatolva. Kérdéslista formájában minden részletre kiterjedően bemutatja, hogy az ajánlat megfelel a megrendelő igényeinek és a megrendelés tárgyát képező berendezésre vonatkozó érvényes szakmai előírásoknak.
Tervezési segédlet
Egy épület fűtéskorszerűsítése legtöbbször a meglévő helyett új hőtermelő berendezés beszerzésével jár. Különböző megfontolásokkal eldönthető, hogy kazánt vagy hőszivattyút építsünk be. Kiválasztható a kazán tüzelőanyaga is. Lényeges a helyes méretezés, mert mindkét irányú eltérésnek következményei vannak. A túlméretezett kazán többet fogyaszt, üzemeltetése nem gazdaságos. Az új hőtermelő berendezés kiválasztásához szükséges a hőigény ismerete. A hőigény pontos meghatározására vannak szabványos eljárások. Adott esetben azonban egyszerűsített módszert választunk, alkalmazunk. A svájci tervezési segédlet egyszerű, gyakorlatias tartalmával valóban jó segédeszköze lehet az épületgépészeti szakembereknek.
Méretezés a tüzelőanyag-felhasználás alapján
A tüzelőanyag felhasználásának értékelésével történő, mérsékelt pontosságú méretezés alkalmazható mintegy 100 kW teljesítményig, átlagos hőszigeteltségű, nem nagy üvegezési arányú, nem kifejezetten jól benapozott lakóépület esetén. Az új hőtermelő berendezés teljesítményét a következő adatok alapján határozzuk meg: az új hőtermelő berendezés teljesítménye [kW], éves tüzelőanyag-felhasználás többéves átlagban [kg] [m³] [l], égéshő [kWh/kg] [kWh/m³] [kWh/l], kihasználási óraszám [h], a meglévő berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva, a tervezett berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva, a tervezett berendezés hatásfoka égéshővel számolva. A kihasználási óraszám becsült értékei: 2300 h fűtési rendszerre, 2700 h fűtési és vízmelegítési rendszerre. Ezek az adatok Svájcra érvényesek, 800 m tengerszint feletti magasságig.
Hasábfatüzelés
Égéshő-értékek: puhafa 1800 kWh/m3, keményfa 2500 kWh/m³. Az adatok 15-20%-os nedvességtartalom mellett érvényesek (légszáraz fa). A térfogategység jelentése: 1 m hosszú rönkök 1 m szélességben és 1 m magasságban összerakva. Éves átlaghatásfok-adatok: régi kazán 0,45-0,65 (45-65%), új kazán 0,65-0,75 (65-75%).
Számpélda (fűtési és vízmelegítési rendszer):
- éves hasábfa-felhasználás többéves átlagban 18 m³,
- égéshő (keményfa) 2500 kWh/m³,
- kihasználási óraszám 2700 h,
- meglévő berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,55 (55%),
- tervezett berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,70 (70%),
- tervezett berendezés hatásfoka égéshővel számolva 0,5 (1 + 0,70) = 0,85. P = (18 x 2500 / 2700) x (0,55 /0,70) x 0,85 = 11 kW
Faapríték-tüzelés
Égéshő-értékek 30%-os nedvességtartalom mellett:
- puhafaból készített apríték 750-900 kWh/m³,
- keményfából készített apríték 1000-1250 kWh/m³.
A térfogategység jelentése: 1 m³ ömlesztett apríték. A puhafából készített apríték fajlagos tömege 160-230 kg/m³, a keményfából készítetté 250-330 kg/m³. Éves átlaghatásfok-adatok: régi kazán 0,45-0,65 (45-65%), új (nem kondenzációs) kazán 0,65-0,75 (65-75%).
Számpélda (fűtési rendszer):
- éves faapríték-felhasználás többéves átlagban 400 m³,
- égéshő (puhafából készített apríték) 800 kWh/m³,
- kihasználási óraszám 2300 h,
- meglévő berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,55 (55%), tervezett berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,70 (70%),
- tervezett berendezés hatásfoka égéshővel számolva 0,5 (1 + 0,70) = 0,85. P = (400 x 800 / 2300) x (0,55 /0,70) x 0,85 = 93 kW
Pelletfűtés
Égéshő: 5,2-5,5 kWh/kg. Éves átlaghatásfok régi és új kazánokra: 0,65-0,75 (65-75%).
Számpélda (fűtési rendszer):
- éves pellet-felhasználás többéves átlagban 3200 kg,
- égéshő 5,4 kWh/kg,
- kihasználási óraszám 2300 h,
- meglévő berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,60 (60%),
- tervezett berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,70 (70%),
- tervezett berendezés hatásfoka égés- hővel számolva 0,5 (1 + 0,70) = 0,85. P = (3200×5,4 / 2300) × (0,60 /0,70) × 0,85 = 5,5 kW
Olajfűtés
Égéshő: 10,5 kWh/l.
Éves átlaghatásfok-adatok:
- régi (nem kondenzációs) kazán 0,75-0,80 (75-80),
- új (kondenzációs) kazán 0,85-0,95 (85-95%).
Számpélda (fűtési és vízmelegítési rendszer):
- éves fűtőolaj-felhasználás többéves átlagban 2000 l,
- égéshő 10,5 kWh/l, kihasználási óraszám 2700 h,
- meglévő berendezés éves átlagos hatás- foka égéshővel számolva 0,78 (78%),
- tervezett berendezés éves átlagos hatás- foka égéshővel számolva 0,90 (90%),
- tervezett berendezés hatásfoka égéshővel számolva 0,5 (1 + 0,90) = 0,95. P = (2000 x 10,5 / 2700) x (0,78 /0,90) x 0,95 = 6,4 kW
Gázfűtés
Égéshő: 10,4 kWh/m³. Az égéshő fenti értéke 0,98 bar nyomásra, 15 °C hőmérsékletre és a gázmérőn leolvasható térfogatra vonatkozik. Éves átlaghatásfok-adatok: régi (nem kondenzációs) kazán 0,80-0,88 (80-85%), új (kondenzációs) kazán 0,85-0,95 (85-95%).
Számpélda (fűtési és vízmelegítési rendszer):
- éves gázfelhaszn. többéves átl. 6000 m³,
- égéshő 10,4 kWh/m³,
- kihasználási óraszám 2700 h,
- meglévő berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,82 (82%),
- tervezett berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,90 (90%),
- tervezett berendezés hatásfoka égés- hővel számolva 0,5 (1 + 0,90) = 0,95. P = (6000 × 10,5 / 2700) × (0,82 /0,90) × 0,95 = 20 kW
Villamos fűtés
Éves átlagos hatásfok (93-97%).
Számpélda (fűtés és vízmelegítés):
- éves villamosenergia-felhasználás többéves átlagban 25 000 kWh.
- kihasználási óraszám 2700 h.
- meglévő berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,93 (93%).
- tervezett berendezés éves átlagos hatásfoka égéshővel számolva 0,96 (96%).
- tervezett berendezés hatásfoka égéshővel számolva 0,5 (1 + 0,90) = 0,98. P = (25000 / 2700) × (0,93 /0,96) × 0,98 = 8,8 kW
Méretezés mérések alapján
Ha az előző fejezetben ismertetett méretezés feltételei nincsenek meg, vagy annál a módszernél pontosabb eredményt akarunk kapni, mérésekre alapozott méretezést végezhetünk. Ez a módszer azonban hosszabb időt igényel, mert legalább két téli hónap alatt kell az adatokat gyűjteni. Lényege, hogy meghatározzuk egy-egy napon az átlagos fűtési teljesítményt. Az adatokat a külső hőmérséklet függvényében ábrázoljuk (1. ábra). A kapott értékek egy regressziós egyenessel helyettesíthetők. A –8 ºC-hoz tartozó teljesítményérték az épület névleges fűtési teljesítményigénye. A megfigyelésből származó adatot még korrigáljuk, ugyanis az adatgyűjtési időszak alatt valószínűleg számos napsütéses nap is volt. A napsugárzásból eredő hőnyereség a teljesítményigényt kb. 15 százalékkal csökkenti. Viszont nekünk a szoláris nyereség nélküli teljesítményadatra van szükségünk. A –8 ºC-hoz tartozó értéket ezért 15 százalékkal megnöveljük, és ezt tekintjük az épült hőigényének.
Ellenőrzés
Akármelyik közelítő módszert is alkalmaztuk, célszerű a kapott eredményt ellenőrizni. Ez nem más, mint néhány tapasztalati értékkel való összehasonlítás. Nagy eltérés esetén meg kell keresni ennek az okát.
Épületek fajlagos hőigénye:
- rosszul hőszigetelt lakóház 50 W/m²-70 W/m²,
- rosszul hőszigetelt középület 60 W/m²-80 W/m²,
- jól hőszigetelt lakóház 40 W/m²-50 W/m²,
- érvényes (svájci) előírásoknak megfelelő épület 25 W/m²-40 W/m²,
- energiatakarékos épület 10 W/m²-30 W/m².
Keringtető szivattyú kiválasztása
Azok a kiváló hatásfokú szivattyúk, melyekben állandó mágneses vagy EC-motor van, háromszor hatékonyabbak, mint a hagyományos aszinkronmotoros szivattyúk. Ezeknek a szivattyúknak elektronikusan szabályozható a fordulatszáma, és teljesítményük önműködően igazodik a változó térfogatáramhoz. Be kell viszont állítani a hálózatnak megfelelő jelleggörbét, illetve nem szabad nagyon túlméretezni. A helyes mértezés egyszerűen ellenőrizhető az „ezrelék-szabállyal”. Az European Association Of Pump Manufacturers egyesületen belül létezik egy a háztartási gépeknél szokásos energiahatékonysági címkézés. A szivattyúk A osztálytól G osztályig terjedő besorolást kaphatnak. A kiváló hatásfokú, elektronikus fordulatszám-szabályozású szivattyúk A osztályúak (2. ábra). A hagyományos, állandó fordulatszámú szivattyúk C vagy D, de akár E, F, G besorolásúak. A drága A osztályú, kiváló hatásfokú szivattyúk alkalmazása rendszerint gazdaságosabb. Az Európai Bizottság az épületgépészetben használt keringtető szivattyúkra energiahatékonysági minimumkövetelményt írt elő. 2013. január 1-től csak kiváló hatásfokú, lényegében az A osztálynak megfelelő szivattyút lehet értékesíteni.
Közelítő méretezés
meglévő fűtési rendszernél Egy keringtető szivattyú méretezésénél a két legfontosabb adat a térfogatáram és az emelőmagasság. Ezek közelítő meghatározása meglehetősen egyszerű.
Térfogatáram meghatározása
A térfogatáram és a névleges fűtési hőigény közötti arányosságot egy váltószámmal fejezhetjük ki. A váltószám a fűtési rendszertől és a névleges hőfoklépcsőtől (előremenő és visszatérő különbsége) függ. A váltószám 12, ha padlófűtés van, és a hőfoklépcső 10 ºC. A váltószám 18, ha radiátorfűtés van, és a hőfoklépcső 15 ºC. Ha az elő- remenő hőmérséklet névleges értéke 60 ºC feletti, akkor 20 ºC hőfoklépcsőt feltételezve az alkalmazott váltószám 24. Számpélda: névleges fűtési hőigény 20 kW, padlófűtés, a térfogatáram 20/12 = 1,7 m³/h. Abban az esetben, amikor egy épületben több fűtési rendszer van, a fenti egyszerűsített számítást a fűtött légtérfogatok szerint arányosítva végezzük.
Emelőmagasság meghatározása
Egy fűtési körnél a keringtető szivattyú megfelelő emelőmagassága a következő:
- padlófűtés 1,5-3 v.o.m,
- radiátorfűtés (átlagos fűtési kör) 1 v.o.m,
- radiátorfűtés (átlagosnál nagyobb fűtési kör, több radiátor) max. 2 v.o.m (1 v.o.m = 10 kPa).
Az irányértékeket mint határértékeket kell tekinteni. Nem helyes „biztonságból” túl nagy szállítómagassággal méretezni. Termosztatikus szelepek 1,5-2 v.o.m nyomáskülönbség mellett már zajosak. Más esetekben, vagy ha hőmennyiségmérő is lett beépítve, a fenti irányszámok helyett eseti méretezésre van szükség.
Szivattyúválasztás
A térfogatáram és az emelőmagasság alapján katalógusból vagy segédletből kiválasztható a keringtető szivattyú. Szivattyúcserénél soha ne a csatlakozó méretek alapján döntsünk. Korrekt méretezésnél gyakori eset, hogy a szivattyú névleges mérete kisebb a beépítési helyen lévő cső névleges méreténél. A szükséges méretkorrekció megtérül. Egyfajta ellenőrzési lehetőség az „ezrelékszabály” alkalmazása. Eszerint a keringtető szivattyú teljesítménye radiátorfűtésnél hozzávetőleg ezredrésze a hőigénynek. A fűtési rendszer térbeli méretétől, a szivattyú hatásfokától függően más értékekkel számolunk (3. ábra). Padlófűtési rendszernél kb. 50 százalékkal nagyobb a teljesítmény.
Munkapont és jelleggörbe
Az optimális választáshoz ismerni kell a szivaty-tyú működési jellegzetességeit. A helyes választás egyszerűbb beállítást tesz lehetővé, kizárja a zaj okozta panaszokat, és jelentős villamosenergia-megtakarítást eredményez. Az állandó és a szabályozott fordulatszámú szivattyú közötti különbség legjobban a jelleggörbén keresztül érthető meg. Ahol a térfogatáramhoz tartozó függőleges egyenes a szivattyú jelleggörbéjét metszi, ott lesz a munkapont (4. ábra). Célszerű, ha az üzemi térfogatáram a szivattyú maximális térfogatáramának 50-70 százaléka között van. Amikor üzem közben a térfogatáram csökken (radiátorszelepek részleges vagy teljes zárása), a munkapont az előzőhöz képest balra tolódik. Állandó fordulatszámú szivattyú a jelleggörbének megfelelően nagyobb emelőmagassággal fog működni. Csak lapos jelleggörbéjű szivattyút szabad választani; az emelőmagasság 50%-os térfogatáramnál ne legyen nagyobb 2 v.o.m-nél. Szabályozott szivattyú működhet állandó emelőmagasságra szabályozva. Az ilyen szivattyú széles körben alkalmazható, a beállítási értéket jól kell megválasztani. A változó emelőmagasságú szivattyúk különösen olyan helyen előnyösek, ahol nagy a rendszer áramlási ellenállása. Az ilyen szivatytyú részterhelésen kisebb térfogatárammal és emelőmagassággal működik. Ügyelni kell arra, hogy a kisebb emelőmagasság még elég legyen a legkedvezőtlenebb helyzetű hőleadók megfelelő ellátásához.
Melyik szivattyút melyik helyre?
Termosztatikus szelepes hőleadókhoz optimális az A energiaosztályú, szabályozott fordulatszámú szivattyú. Ha lehetséges, állandó emelőmagasságú szabályozást válasszunk. Ha a hálózat kifejezetten nagy ellenállású, jobb a változó emelőmagasságú szabályozás. Azokban az esetekben, amikor a térfogatáram nem változik számottevően, választható állandó fordulatszámú szivattyú. Ilyen a nagyon kis előremenő hőmérséklettel üzemelő padlófűtés, ha nem tartalmaz termosztatikus szelepeket. Az ilyen szivattyúk kedvező áron beszerezhetők, viszont pontos méretezésre van szükség. Válasszunk A energiaosztályt. A fokozatszabályozású szivattyúk a kisebb fordulatszámokon rosszabb hatásfokkal működnek. Úgy méretezzünk, hogy beépítve a nagyobb fordulatszámmal működjenek. Az állandó fordulatszámú szivattyúk jól megfelelnek kazánkörben, napkollektor-körben, cirkulációs vezetékhez, tárolótöltő-körben. A változó fordulatszámú, állandó emelőmagasságra szabályozott szivattyúk előnye, hogy a teljesítmény egyszerűen beállítható. Az áramköltséget a szivattyú hatásfoka alapvetően meghatározza. A nagy éves üzemidővel jellemezhető alkalmazásokhoz (fűtés, HMV-cirkuláció, hőtermelő berendezés kiszolgálása) építsünk be A energiaosztályú szivattyút. A kompakt hőközpontokba – más szóval lakáskészülékekbe – rendszerint túlméretezett szivattyúkat terveznek be; költségtakarékosság miatt olcsó, nem kifejezett jó hatásfokú, állandó fordulatszámú típusokat. Érdemes helyette lehetőség szerint energiatakarékosat választani, és a helyi viszonyoknak megfelelően beállítani. 2015. január 1-től ilyen célra is csak megfelelő hatékonyságú szivattyúkat lehet majd forgalmazni.
Üzembe helyezés, beállítás
A többfokozatú vagy fokozatmentesen szabályozható szivattyúk megfelelő üzeméhez az adott alkalmazáshoz legjobban megfelelő beállítást kell kiválasztani és végrehajtani. Ajánlatos a beállítást egy a szivattyúra rögzített kártyán feljegyezni. Így nem valószínű, hogy a későbbiekben valaki – biztos, ami biztos alapon – a szivattyút „maximumra” állítja. A korszerű szivattyúknál rendszerint beállítható a szabályozási mód, valamint kiválasztható egy jelleggörbe vagy emelőmagasság. Üzem közben az előremenő és visszatérő hőmérséklet alakulásából is következtethetünk arra, hogy megfelelő-e a keringtető szivattyú beállítása (5. ábra). Egy adott külső hőmérsékletnél olvassuk le az előremenő és a visszatérő hőmérsékletet. A diagramból kikeressük a külső hőmérséklethez tartozó hőfokkülönbséget, és összehasonlítjuk a leolvasott értékek különbségével. Ha a tényleges érték sokkal kisebb az ajánlottnál, akkor célszerű kisebb térfogatáramot beállítani.
Hibakeresés
Előfordulhat, hogy valamilyen okból hidegek a radiátorok. Ez összefügghet a keringtető szivaty-tyú működésével, beállításával is. A hibakeresés javasolt sorrendje a következő:
- a fűtési hálózatot átöblíteni, szennyeződéseket eltávolítani,
- légteleníteni, esetleg az első légtelenítés után néhány nap múlva ismételten,
- hidraulikai beszabályozást végezni, ha vannak strangszelepek, azokkal,
- az előbeállítási lehetőséggel rendelkező radiátorszelepeket és a visszatérő radiátorszelepeket ellenőrizni, szükség esetén a beállítást módosítani; a keringtető szivattyúhoz közelebb lévő helyeken kisebb szűkítést végezni,
- végső esetben a szivattyúnál nagyobb emelőmagasságú jelleggörbét vagy fordulatszám-fokozatot választani.
