Az energiamenedzser funkció működése II.
2013/9. lapszám | Fördős Norbert | 3451 |
Figylem! Ez a cikk 13 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A VGF 2013/7-8. lapszámában átfogó képet adtunk a multifunkciós puffertárolók felépítéséről, a töltésüket vezérlő érzékelők szerepéről, valamint részben bemutattuk a tárolóhoz kapcsolódó frissvizes állomás működését. Cikkünk második, befejező részében röviden bemutatjuk a modern szolár töltőállomások belső funkcióit, illetve a teljes puffertárolós központi fűtési rendszer felhasználási lehetőségeit is. A fűtéstechnikai eszközök piacának napjainkban meghatározó szerepe van, hiszen a fűtés és a melegvízkészítés a teljes energiafelhasználás kb. 35-40%-át teszi ki, valamint a károsanyag-kibocsátás egyharmadáért felelős a legtöbb európai államban, illetve a világ fejlett országaiban is.
Előző cikkünket itt olvashatja. A fűtéstechnikai eszközök piacának napjainkban meghatározó szerepe van, hiszen a fűtés és a melegvízkészítés a teljes energiafelhasználás kb. 35-40%-át teszi ki, valamint a károsanyag-kibocsátás egyharmadáért felelős a legtöbb európai államban, illetve a világ fejlett országaiban is. A mai hőtermelő berendezések akár 40%-kal hatékonyabbak, mint az egy évtizeddel ezelőtti társaik, ennek köszönhetően ma több milliárd tonna CO2 kibocsátása kerülhető egyszerűen el az elavult hőtermelők cseréjével, aminek köszönhetően a felhasználók jelentős mértékű fűtési költséget is megtakaríthatnak.
A kondenzációs technológiával működő, korszerű hőtermelővel kombinált napkollektoros rendszer a meleg víz előállításához szükséges energia mintegy 60%-át, valamint a fűtési energia kb. 20%-át fedezi környezetbarát módon, akár még a napsütéses órákban szegény Németországban. Az ehhez hasonló eredmény elérése érdekében Magyarországon is egyre több helyen telepítenek magas hatásfokú napkollektorokat, szolár tárolókat, kombinált és többfunkciós szolár tartályokat. Ennek tipikus és jövőorientált alkalmazása lehet kétrészes cikksorozatunk rétegtöltésű puffertárolója, valamint annak frissvizes és szolár töltőállomása.
A szolár töltőállomás hőmérsékletérzékelői
A szolár töltőállomás (1. ábra) szekunder köre – a frissvizes állomás primer köréhez hasonlóan – a fűtési pufferrel közvetlen hidraulikus kapcsolatban áll, így az itt található T3 hőmérsékletérzékelő a puffer aktuális hőmérsékletét méri. A töltőállomásba integrált elektronika a puffer mért, illetve kívánt hőmérsékleti értékeit hasonlítja egymással össze, és a kívánt hőmérséklet elérésének megfelelően szabályozza a pufferkör szivattyújának térfogatáramát. A T4 hőmérsékletérzékelő figyeli a puffertároló közepes hőmérsékletét abban a rétegben, amit még a szolár állomás tölt. A szolár tárolóba betárolt mindenkori szolár hozam a két hőmérsékletérzékelő (T3 – hőcserélő kimenet – pufferoldal és T4 – hőcserélő-bemenet – pufferoldal), valamint a térfogatárammérő segítségével számítható. A fagyvédelmi funkció a T4 hőmérsékletérzékelő által biztosítható, ezen kívül ez a szenzor figyeli a puffertároló legmagasabb, még megengedett hőmérsékletét (pl. 99 °C) is.
A szolár rendszer előremenő ágán található T1 érzékelő felügyeli a szükséges kívánt hőmérséklet létrejöttét a szolár körben. Ha az érzékelő több mint 5 percen keresztül 130 °C feletti hőmérsékletet mér (stagnálás a kollektorokban), akkor a szivattyúk egy meghatározott időtartamra lekapcsolnak. A T2 hőmérsékletérzékelő a szolár rendszer alkotóelemeinek, főleg a szolár kör szivattyújának védelmét szolgálja. Abban az esetben, ha az érzékelő több mint 5 percen keresztül 95 °C feletti hőmérsékletet mér, a szivattyúk egy előre definiált időszakra lekapcsolnak. Például: a puffer kör szivattyújának hibája miatt nem lehet energiát kivenni, így folyamatosan nő a hőmérséklet az állomásban, ezért – a szolár kör szivattyújának védelme érdekében – biztonsági lekapcsolás történik.
Annak függvényében, hogy éppen a melegvízzónát (fent) vagy a fűtési űrtartalmat (lent) kell a tárolón belül felfűteni, a felmelegített fűtővizet a háromutas váltószelep a megfelelő rétegbe vezeti. Erről a T3 szenzor hőmérsékletszintje dönt. Például: 65 °C feletti hőmérséklet esetén a rétegtöltő szelep az alsó zónáról a felső felé vált. Az átkapcsolás hőmérséklete természetesen a menüszinten paraméterezhető, azonban ezt – többek között – a teljes fűtési rendszert működtető központi rendszerszabályozó célértékei is befolyásolhatják. A melegebb közeg a felső űrtartalomba rétegződik be, ha a puffer hőmérséklete a szolár állomás által jelzett szükséges használati melegvízhőmérséklet alatt van (ellenkező esetben az alsó űrtartalomba rétegződik be).
A szolár állomás szivattyúlökés funkciója
A szolár töltőmodulban található működtetők és érzékelők elsődleges célja, hogy a puffertárolóban rendelkezésre álljon a használati melegvízkészítés, illetve a fűtésrásegítés számára szükséges, kívánt hőmérséklet. Ehhez a szolár szivattyúlökés funkció ad pontos hőmérsékleti adatot a kollektormező hőmérsékletéről, ha nem telepítünk külön kollektorhőmérséklet-érzékelőt. Ilyenkor – ha a szolár töltőmodul készenléti üzemben van – a kollektorhőmérséklet ellenőrzéséhez a szolár kör szivattyúja minden 10. percben 5 percre bekacsol. Ennek az opciónak a segítségével a T1 érzékelő aktuális hőmérsékleti értéket kap a kollektorokban található szolár folyadék hőmérsékletéről. A pontos időt, az aktuális dátumot és a telepítés helyét közvetlenül a töltőállomás menürendszerének segítségével kell manuálisan beállítani. Ha ezek az adatok hiányoznak, akkor a szolár állomás nem tudja kiszámolni a napfelkeltét és napnyugtát, így a szivattyúlökés éjszaka is folyamatos.
Abban az esetben, ha a T1 érzékelőn (szolár előremenő) a hőmérséklet például 50 °C fölé emelkedik, és az elektromos egység által számított, a kollektorokból kinyerhető hőhozam például 250 W felett van, akkor a napenergia a puffertárolóba jut. Ha a hozam elég nagy (>250 W), a szabályozó a szolár célhőmérsékletet 5 percre 80 °C-ra állítja. Az energiatakarékos, fordulatszám-szabályozott szolár köri szivattyú pontosan akkora térfogatáramot biztosít, ami a szükséges célérték eléréséhez feltétlenül szükséges. Ahhoz, hogy a kívánt pufferhőmérsékletet (T3) elérjük, az elektromos egység a parancsolt értéknél 5 K-nel magasabb szolár célhőmérsékletet ad meg. A célhőmérséklet betartását a szolár állomásban található T1 szolár előremenő érzékelő felügyeli. A lemezes hőcserélő energiáját a pufferkör szivattyúja veszi fel, amit a puffertároló felé a szükséges hőmérséklettel ad át. Abban az esetben, ha a puffertároló felé menő hőmérséklet (T3) eléri például a 65 °C-ot, akkor a rétegtöltő váltószelep a felső pufferzóna felé nyit (készenléti állapot).
Javasolt rendszeralkalmazások
A rétegtöltésű puffertárolók, valamint azok moduljai a családi házaktól kezdve a közintézményeken és nagyobb szállodákon át egészen a többlakásos társasházaik – szinte korlátozás nélkül – alkalmazhatók. Természetesen a nagyobb rendszerek gyakran kaszkád kialakítást igényelnek mind a puffer, mind pedig az azokhoz kapcsolódó állomások szempontjából (2. ábra). A pufferek használatával lehetőség biztosítható a magasabb szolár éves hatásfok eléréséhez (ez főleg a drainback elven működő kollektormezők esetén teljesül), egyenletesebbé tehető az utánfűtő hőtermelő(k) üzeme, és adott esetben akár több hőforrásból táplálkozó fűtési rendszerek építhetők ki. Ennél a megoldásnál egy berendezésre már több, eltérő tájolású kollektormező is telepíthető, a nagyobb mennyiségű használati melegvízkészítés pedig legionellaveszély nélkül, átfolyó rendszerben, ráadásul szinte bármilyen hőforrásból biztosítható. A frissvizes modulok kaszkád kapcsolásánál minden modul saját zónaszelepe az adott pillanatban csapolt vízmennyiség függvényében kapcsol be, illetve ki, így ezzel a megoldással magas melegvízkomfort garantálható. Az azonos energiaforrásból táplálkozó utánfűtő hőtermelők kaszkád kapcsolása pedig széles szabályozási tartományt ölel át, meghagyva az önálló készülékek karbantarthatóságát és javíthatóságát (meghibásodás esetén pedig nem áll meg a teljes rendszer).
