Lakáshőközpontok összehasonlító vizsgálata Ausztriában III.
2012/3. lapszám | VGF&HKL online | 3582 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az „AEE - Institut für Nachhaltige Technologien” intézetben vizsgáló laboratóriumot alakítottak ki, ahol a lakáshőközpontokat különböző vizsgálatoknak vetették alá.
A következő követelmények teljesülését értékelték:
Eléri-e a használati melegvíz-hőmérséklet a 45 °C-ot?
Mennyi idő szükséges ahhoz, hogy csapoló nyitáskor erre a hőmérsékletre melegedjen fel a víz?
Változik-e a hőmérséklet, ha a HMV térfogatárama változik?
Mennyire hűl le a fűtővíz a hőcserélőben, mekkora a hőközpont felé visszatérő hőmérséklet?
Milyen előremenő hőmérséklet szükséges, és mekkora primer oldali nyomásesés tartozik a 45 °C HMV-hőmérséklethez?
Milyen maximális teljesítményre (kW, illetve l/min) képes a lakás- hőközpont (HMV hőcserélő)?
Hogyan alakul a hőközponti vezetékben a hőmérséklet és a térfogatáram készenléti állapotban?
Mi a HMV előnykapcsolás hatása?
A vizsgálatok eredményéről közzétett beszámolóban a hét készüléket nem gyártói típusmegjelölésükkel, hanem betűjelekkel azonosították. Az „E” és „F” jelű készülék szabályozós, a többi öt vezérlős megoldású.
Eléri-e a használati melegvíz-hőmérséklet a 45 °C-ot? A kérdés elsősorban a legnagyobb HMV térfogatáramnál érdekes. Elvileg itt van szükség a legnagyobb fűtővíz-térfogatáramra. A vizsgálatot 65 °C előremenő hőmérséklettel, 10 °C hidegvíz-hőmérséklettel végezték, a primer körben a nyomáskülönbséget 300 mbar értéken tartották. A mérési eredményeket az 1. táblázat tartalmazza. E feltételek mellett mindegyik lakáshőközpont elérte a 45 °C-ot, az értékek 47,0 °C és 54,5 °C között helyezkednek el.
Mennyi idő szükséges ahhoz, hogy csapoló nyitáskor a víz 10 °C-ról 45 °C-ra melegedjen fel?
A mérésnél készenléti állapotot követően 4 l/min HMV térfogatárammal terhelték a hőcserélőket. A hidegvíz-hőmérsékletet itt is 10 °C-on tartották. Az előremenő hőmérséklet névlegesen 65 °C. A csapolás megkezdésekor a pillanatnyi értéke ennél kisebb, 55 °C volt, mert a készenlét ideje alatt a hőközponti vezetékben lehűl a víz. A vezérléssel működő készülékek primer térfogatárama a szekunder térfogatáram változását követte, és mintegy 10 másodpercen belül stabilizálódott (1. ábra). A térfogatáram-arány nagy szórást mutat. A legtöbb készüléknél 1-nél nagyobb, a „C” készüléknél eléri a 2,8-at. Az „A” jelű készüléknél viszont 1-nél kisebb. Más képet mutat a szabályozós készülékek reagálása. A primer térfogatáram csillapodó lengéssel érte el az állandósult állapotot. Az „E” készülék nagyobb túllendüléssel indult, majd kb. fél perc után stabilizálta a fűtővíz-áramlást. Az „F” készüléknél a lengés valamivel lassabban csillapodott, kb. másfél perc után állt be az állandósult állapot. A HMV-hőmérséklet változását a 2. ábra mutatja. A készülékek egy kivétellel gyorsan – 10-20 másodpercen belül – elérték a kívánt 45 °C melegvíz-hőmérsékletet. A jellegzetesen kis térfogatáram-aránnyal működő „A” készülék esetében a víz lassan vette fel az állandósult állapotbeli értéket. Ahhoz, hogy a 45 °C-ot elérje, több mint 2 percre volt szükség. A vezérléssel működő többi készülék hőmérséklet-stabilizálódása is elég lassú volt. Viszont a nagy térfogatáram-aránynak köszönhetően a 45 °C-os szintet gyorsan elérték, majd meghaladták. A szabályozós készülékek ehhez képest rövidebb időn belül már állandó hőmérsékletű meleg vizet szolgáltattak. Ugyanakkor kezdeti gyors reagálásuk egyenértékű mértékű volt a vezérlős változatokéval. Az ábrán az is látszik, hogy a vezérlésnél alkalmazott nagy térfogatáram-arány miatt a meleg víz állandósult hőmérséklete jelentősen meghaladja az optimális 45 °C-ot. Ezek a készülékek, szemben a szabályozósok kb. 50 °C-os hőmérsékletével, több mint 60 °C-os meleg vizet termeltek.
 |
| 1. ábra. A térfogatáram-arány nagy szórást mutat. A legtöbb készüléknél 1-nél nagyobb, a „C” készüléknél eléri a 2,8-at. Az „A” jelű készüléknél viszont 1-nél kisebb. |
Mennyire hűl le a fűtővíz a hőcserélőben, mekkora a hőközpont felé visszatérő hőmérséklet?
A készülékek e tekintetben három csoportba sorolhatók. A szabályozós készülékekre az jellemző, hogy a szekunder térfogatáramtól függetlenül közel állandó a hőcserélőből kilépő víz hőmérséklete mind a primer, mind a szekunder oldalon. Kisebb és a névleges terhelésnél is optimális a meleg víz hőmérséklete. A fűtővizet jól lehűtik, a teljes tartományban 25 °C alá. Az „E” készülék a HMV-hőmérsékletet tartja állandó, kb. 51 °C-os értéken. A visszatérő hőmérséklet kis terhelésnél valamivel nagyobb, mint 20 °C (3. ábra). A vezérlős készülékek jelleggörbéi mások. Két változat figyelhető meg. A „B”, „C” és „D” készülékek beállítása olyan, hogy kis terhelésnél igen nagy térfogatáram-aránynyal működnek. Ez azzal jár, hogy gyorsan elérik a kívánt HMV-hőmérsékletet. Ugyanakkor a fűtővíz lehűlése csekély, a visszatérő hőmérséklet nagy. Az „A” és „G” készülék vezérlője másképp működik. Kis terhelésnél viszonylag kicsi a fűtővíz térfogatárama, ezért az jól le tud hűlni. Ennek megfelelően a meleg víz hőmérséklete hosszabb idő után éri el az állandósult állapotbeli értéket.
Változik-e a HMV-hőmérséklet, ha a térfogatáram változik?
Ez a vizsgálat úgy történt, hogy az állandósult állapotban működő készülékeknél a szekunder köri térfogatáramot hirtelen megváltoztatták. Négy ilyen váltást végeztek, kétszer növelték, kétszer csökkentették az elvételt. A különböző jellemzők alakulását regisztrálták. A peremfeltételek a szokásosak: előremenő 65 °C, hideg víz 10 °C, nyomáskülönbség 300 mbar. A mérési eredményeket a 2. táblázat foglalja össze. A szabályozós készülékek lényegében tartották a vízhőmérsékletet. Az „E” készülék különösen jó e tekintetben. Érdekes jelenség, hogy a nagy térfogatáram-növelésnél a vízhőmérséklet is növekedett egy csekély mértékben. Ezt jelzi a táblázatban a ** az adott cellában. A vezérlős készülékek elég jelentős hőmérsékletváltozással reagáltak a terhelés növelésére, illetve csökkentésére. A legnagyobb különbségek a „C” és „D” készülékeknél fordultak elő. Ezek azok, amelyek vezérlője a szekunder körben történő térfogatáram-változásra a legnagyobb mértékben változtatja a primer köri térfogatáramot. Emiatt gyorsan reagálnak, ám a maradó hőmérséklet-eltérés nagy. Az „A” készüléknél az egyik cellában található * azt jelzi, hogy a mérés során még nem állt be az állandósult állapot. Ez a „leglassúbb” készülék a vizsgáltak között.
Milyen előremenő hőmérséklet szükséges a 45 °C-os HMV-hőmérséklethez?
A lakáshőközpontok, közelebbről a hőcserélő teljesítményét meghatározza a fűtővíz belépő hőmérséklete. Kedvező, ha a hőközpontban nem szükséges nagyon meleg vizet előállítani, hogy a lakáshőközpontok hőcserélői megfelelő teljesítményt nyújtsanak. Kisebb előremenő hőmérséklet kisebb hálózati hőveszteséggel jár. A laboratóriumi vizsgálatoknál különböző előremenő hőmérsékletek mellett mérték a szekunder körben a víz- hőmérsékletet, továbbá a teljesítményt. A készülékek terhelése, a szekunder köri térfogatáram maximális volt. A primer oldalon a nyomáskülönbséget most is 300 mbar-on tartották, és a hideg víz szintén 10 °C-os volt.
| 1. táblázat | ||||||||
| Mért jellemzők | Lakáshőközpontok betűjele | |||||||
| A | B | C | D | E | F | G | ||
| szekunder köri térfogatáram | l/min | 13,6 | 13,2 | 13,8 | 13,5 | 15 | 13,6 | 13,5 |
| szekunder köri belépő hőmérséklet | °C | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| szekunder köri kilépő hőmérséklet | °C | 54,5 | 54,5 | 50 | 49,5 | 50,5 | 47 | 54,5 |
| szekunder köri hőfokváltozás | °C | 44,5 | 44,5 | 40 | 39,5 | 40,5 | 37 | 44,5 |
| primer köri térfogatáram | l/min | 15,5 | 15,8 | 12,8 | 12,5 | 13,9 | 11,5 | 15,6 |
| térfogatáram-arány | 1,14 | 1,2 | 0,93 | 0,93 | 0,93 | 0,85 | 1,16 | |
| primer köri belépő hőmérséklet | °C | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| primer köri kilépő (visszatérő) hőm. | °C | 25,5 | 26 | 21 | 20,8 | 20,8 | 20 | 25,5 |
| primer köri hőfokváltozás | °C | 39,5 | 39 | 44 | 44,2 | 44,2 | 45 | 39,5 |
A mérési eredményeket a 3. táblázat felső része tartalmazza. A primer oldalon belépő fűtővíz, illetve a szekunder oldalon kilépő meleg víz hőmérséklete közötti különbség a 7,5-16,0 °C tartományon belül változott. E tekintetben nincs választóvonal a szabályozós és a vezérlős készülékek között. Mindkét csoportban vannak hatékony és kevésbé hatékony készülékek (hőcserélők). A teljesítmény gyakorlatilag egyenesen arányos az előremenő hőmérséklettel. Eltér ettől az „F” készülék jelleggörbéje. Nagyobb előremenőnél a teljesítmény nem arányosan növekszik, a készülék 70 °C-os előremenővel sem éri el az 50 °C-os HMV-hőmérsékletet.
 |
| 2. ábra. A HMV-hőmérséklet változását a 2. ábra mutatja. A készülékek egy kivétellel gyorsan – 10-20 másodpercen belül – elérték a kívánt 45 °C melegvíz-hőmérsékletet. |
Mekkora primer oldali nyomásesés tartozik a 45 °C-os HMV-hőmérséklethez?
A hőközpont szempontjából a lakáskészülék, illetve annak hőcserélője egy áramlási ellenállás. A szivattyúzási munka, az ehhez tartotó villamos energiafogyasztás mérséklése végett törekedni kell az áramlási ellenállás csökkentésére. Ilyen értelemben az a jó lakáshőközpont, amelyik kis primer köri nyomásesés mellett tudja a szükséges teljesítményt leadni. Ezt is vizsgálták a laboratóriumban. A méréseket teljes szekunder köri terhelés mellett végezték. A kapott eredmények közül azokat tartalmazza a 4. táblázat, amelyek 45 °C-os használati melegvíz-hőmérsékletnél lettek rögzítve. Látható, hogy viszonylag eltérők az egyes készülékek. A legjobb (legkisebb) és a legrosszabb (legnagyobb) p aránya közel több mint másfélszeres. A nyomáskülönbséget és ezzel a fűtővíz térfogatáramát növelve a készülékek egyre magasabb hőmérsékletű meleg vizet adtak ki. Valamivel 300 mbar felett a szabályozós készülékek elérték a beállítási hőmérsékletet, az „E” készülék az 52 °C-ot, az „F” készülék pedig a 48 °C-ot. Ettől kezdve a termosztatikus szelepek zárni kezdtek, és a nagyobb nyomáskülönbség ellen dolgozva nem növelték a fűtővíz térfogatáramát. A kiadott víz hőmérsékletét állandó értéken tartották. Másképp működtek a vezérlős készülékek. A nagyobb nyomáskülönbséghez nagyobb hőmérséklet tartozik: készüléktől függően 54-64 °C.
Milyen maximális teljesítményre (kW, illetve l/min) képes a hőközpont?
Ezek a lakáshőközpontok csak egy hőcserélőt tartalmaznak, amelyik a használati meleg vizet állítja elő átfolyós rendszerben. Ilyen értelemben a hőközpont teljesítménye alatt HMV-hőcserélő teljesítmény értendő. Egy hőcserélő maximális teljesítménye függ a fűtővíz térfogatáramától és belépési hőmérsékletétől. A fűtővíz térfogatáramát változtatni lehet a hőcserélőre ható nyomáskülönbséggel. A laboratóriumi méréseket 100 és 500 mbar tartományban végezték. A beszámoló azonban nem tartalmazza az ekkor fellépő térfogatáram-értékeket. A HMV-hőmérséklet a vezérlős készülékeknél folyamatosan növekedett, a szabályozós készülékekben a beállítási hőmérséklet fölé nem emelkedett. Egy másik méréssorozatban a fűtővíz hőmérsékletét változtatták 50 °C-tól 70 °C-ig. A nyomáskülönbség 300 mbar-ra volt beállítva. Ekkor természetesen mind a HMV-hőmérséklet, mind a hőcserélő-teljesítmény folyamatosan növekedett. A 3. táblázat alsó része a 65 °C-os fűtővíz-hőmérséklet mellett rögzített adatokat mutatja. Nem csak a kW-ban mért teljesítmény látszik, hanem az is, hogy mekkora a hozzá tartozó HMV térfogatáram és -hőmérséklet.
Hogyan alakul a hőközponti vezetékben a hőmérséklet és a térfogatáram készenléti állapotban?
A központos hőenergia-ellátásnak számos előnye mellett hátránya is van. A hő eljuttatása a hőközpontból a felhasználási helyig veszteséggel jár. A csővezetékpárban a hő-szigetelés ellenére csökken a keringtetett víz hőmérséklete. A hőveszteség arányos a környezethez képest mérhető hőmérsékletkülönbséggel. Ezért is célszerű a visszatérő hőmérsékletet (is) lehetőleg kis értéken tartani. Hőfogyasztásnál a hőcserélőben lehűlt víz áramlik vissza a hőközpontba. A szabályozós készülékek kedvezők ebből a szempontból, mert mind rész-, mind teljes terhelésen kis hőmérsékletű vizet forgatnak vissza. A vezérlős készülékek nagyobb visszatérő hőmérséklettel jellemezhetők, különösen kis terhelésen. Az előremenő hőmérséklet értéke adott. A hőközpontnak mindig a méretezés alapjául szolgáló hőmérséklettel kell dolgoznia, hogy a fogyasztók bármikor vételezhessenek.
| 2. táblázat | ||||||||
| Mért jellemzők a szekunder körben | Lakáshőközpontok betűjele | |||||||
| A | B | C | D | E | F | G | ||
| térfogatáram-növelés | l/min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| hőmérséklet-csökkenés | °C | * | 2,5 | 4 | 4 | 0 | 0,5 | 0,5 |
| térfogatáram-növelés | l/min | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| hőmérsékletcsökkenés | °C | 3,5 | 6 | 8,5 | 9,5 | ** | 1,5 | 6 |
| térfogatáram-csökkentés | l/min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| hőmérsékletnövekedés | °C | 2 | 3 | 3,5 | 3,5 | 0 | 0,5 | 2,5 |
| térfogatáram-csökkentés | l/min | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| hőmérséklet-növekedés | °C | 5 | 5,5 | 7,5 | 9 | 0 | 2 | 5,5 |
| 3. táblázat | ||||||||
| Mért jellemzők | Lakáshőközpontok betűjele | |||||||
| A | B | C | D | E | F | G | ||
| szekunder köri (HMV) hőmérséklet | °C | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| hálózat előremenő hőmérséklet | °C | 47,5 | 47,5 | 51,5 | 52,5 | 48 | 53 | 47,5 |
| készülék teljesítménye | kW | 28,5 | 28 | 28,5 | 28,5 | 31,5 | 28,5 | 28,5 |
| szekunder köri (HMV) hőmérséklet | °C | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
| hálózat előremenő hőmérséklet | °C | 54 | 54 | 57,5 | 59,5 | 56 | 61 | 54 |
| készülék teljesítménye | kW | 33,5 | 33 | 33 | 34 | 37 | 33,5 | 34 |
| szekunder köri (HMV) hőmérséklet | °C | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | * | 50 |
| hálózat előremenő hőmérséklet | °C | 60 | 60 | 65 | 66 | 64,5 | * | 60 |
| készülék teljesítménye | kW | 38,5 | 38 | 38,5 | 38,5 | 42 | * | 38,5 |
| hálózat előremenő hőmérséklet | °C | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| szekunder köri (HMV) térfogatáram | l/min | 13,6 | 13,3 | 13,9 | 13,8 | 15 | 13,7 | 13,6 |
| szekunder köri (HMV) hőmérséklet | °C | 55 | 55 | 50 | 49 | 50,5 | 47 | 55 |
| készülék teljesítménye | kW | 43 | 41,5 | 39 | 37,5 | 42,5 | 35 | 43 |
| 4. táblázat | ||||||||
| Mért jellemzők | Lakáshőközpontok betűjele | |||||||
| A | B | C | D | E | F | G | ||
| primer köri (fűtővíz) hőmérséklet | °C | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| szekunder köri (HMV) hőmérséklet | °C | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
| nyomáskülönbség a primer oldalon | mbar | 160 | 140 | 190 | 215 | 175 | 240 | 145 |
 |
| 3. ábra. Mennyire hűl le a fűtővíz a hőcserélőben, mekkora a hőközpont felé visszatérő hőmérséklet? |
Amikor egy vagy több lakásban fűtenek és/vagy vizet melegítenek, a víz elég gyorsan eljut a központból a fogyasztási helyig, hőmérséklete kevéssé csökken. Készenléti állapotban is gondoskodni kell arról, hogy a csővezetékben pangó víz se hűljön le túlságosan, különben a fogyasztó egy bizonyos ideig csak mérsékelt hőmérsékletű vízzel tudna fűteni vagy helyben használati meleg vizet előállítani. A lakáshőköz-pontokat ellátó csővezetékpárban is szükség van ezért készenléti cirkulációra. Ennek szokásos megoldása a lakáshőközpontokba beépített cirkulációs híd. A bejövő és visszatérő ágat rövidre zárjuk egy termosztatikus szeleppel. Ha a bejövő ágban – ez a hőközponti előremenő – egy adott értéknél kisebbre csökken a víz hőmérséklete, a szelep nyit. Kis térfogatárammal, de vizet forgat vissza a hőközpontba. Lényeges mind a nyitási hőmérséklet, mind a térfogatáram. A fogyasztó számára egyfelől kedvező, ha a cirkulációs híd az előremenő vezetékben a hőmérsékletet magasan tartja. A készüléke azonnal nagy teljesítménnyel kezd működni. Másfelől az ilyen beállítás növeli a hálózat hőveszteségét. Ez pedig – így vagy úgy – benne lesz a számlában. A vizsgálat során mérték a készenléti állapotra jellemző értékeket. A hőközpont 65 °C-os vizet biztosított, a nyomáskülönbség a lakáshőközpontnál 300 mbar-ra volt beállítva. A kép nagyon változatos. Egyes készülékek folyamatosan cirkuláltatták a vizet. Más készülékek szakaszosan, 5-20 perces ciklusidővel működtek. A „D” készülék a bejövő víz hőmérsékletét folyamatosan 53 °C felett tartotta. A visszaforgatott víz is – érthető módon – meleg volt: kb. 51 °C-os. A legkedvezőbb a „G” készülék volt, ez csak akkor nyitotta a szelepet, amikor a bejövő vízhőmérséklet 40 °C-ra csökkent. A visszatérő hőmérsékletek 35 °C és 50 °C között alakultak. A mért legkisebb cirkulációs térfogatáram 0,25, a legnagyobb pedig 0,6 l/min volt. Megállapítható, hogy a vizsgált készülékek cirkulációs hídját a gyártók úgy állították be, hogy ne engedje a hőközponti csővezetékben a vizet túlságosan lehűlni. Feltételezhető, hogy a felhasználók nem is panaszkodnának arra, hogy sokáig kell a csapnál, zuhanynál a meleg vízre várni.
 |
| (képünk csak illusztráció) |
Mi a HMV előnykapcsolás hatása?
A fűtés és a használati melegvíz-termelés kölcsönhatását is vizsgálták. Általános érvénnyel megállapítható volt, hogy a HMV hőcserélő időszakos működése nem rontotta érzékelhető mértékben a fűtési teljesítményt, komfortot. Négy készülék rendelkezett HMV előnykapcsolással. Ezeknél megmérték a fűtési kör korlátozásának nagyságát. Teljes kizárás egyik készüléknél sem történt, csak a fűtési térfogatáram csökkenése. Azt találták, hogy két készüléknél az eredeti érték negyedére, egy másiknál a felére, és végül a negyediknél a kétharmadára korlátozódott a fűtési kör térfogatárama. Mivel az előnykapcsolás a fűtésre kedvezőtlen hatást nem gyakorolt, viszont más szempontból előnyösnek mutatkozott, jó megoldásnak tekinthető – csökkentette a lakáshőközpont primer térfogatáramának csúcsértékét.
Nem mért funkciók
Maradtak még szempontok, amelyek méréses vizsgálatára nem került sor. Nem vizsgálták, hogy milyen hatással van a működésre, ha a lakáshőközpontba nyomáskülönbség-szabályozót építettek be. Ez lehet a hőcserélő hőfokszabályozójába integrálva, de lehet külön szerkezeti egység is. Alkalmazott megoldás a hálózati előremenő vezeték belépésénél, másik készülékben a fűtési kör visszatérőjébe került. A mérések a használati melegvíz-termelésre összpontosítottak. Nem értékelték a fűtési keringtető szivattyúkat, keverőszelepeket. Nem volt tárgya a vizsgálatoknak az elszámolási céllal beépített mérők működése sem.
Chiovini György
