Mekkora legyen a HMV-készítés teljesítménye?
2014/1-2. lapszám | Fördős Norbert | 34 482 |
Figylem! Ez a cikk 11 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A fenti kérdésre sokak szerint nagyon egyszerű a válasz: minél nagyobb, annál jobb. Alaposabban végiggondolva azonban ez pont akkora legyen, amellyel még maximálisan biztosítható a fogyasztó által elvárt melegvíz-komfort – energiatakarékos HMV-előállítás és működési feltételek mellett. A lehetőségek tárházát tekintve ez ma már talán nem is olyan evidens, mert a döntés egy többlépcsős folyamat eredménye.
A vízmelegítők gazdaságossága az energiafogyasztás mellett a szükséges melegvíz-mennyiségtől, a vízelvételi időtartamtól és annak hőmérsékletétől is függ. Ezek a jellemzők alapjaiban határozzák meg a helyes melegvíz-ellátás kiválasztását és megtervezését. A tulajdonképpeni tervezés előtt azonban minden esetben először a háztartás napi melegvíz-szükségletét kell meghatározni, ami a háztartásban élő személyek számától és szokásaitól, valamint a szaniter-berendezések fajtájától, illetve számától függ.
Egy személy átlagos napi vízfogyasztása Magyarországon kb. 140 liter: ebből 68%-ot, illetve 95 litert kizárólag a fürdőszobában és a WC-ben használ el. Ez az a hely tehát, ahol a legjobban lehet takarékoskodni a vízzel és az energiával. Sajnos gyakran nem is tudatosul bennünk, hogy milyen sokba kerül a meleg víz, mert a víz mellett még fűtési energiára is szükség van. Általános tény, hogy leggyakrabban kézmosáshoz, mosogatáshoz és (zuhanyozás nélküli) testápoláshoz nyitják ki a vízcsapokat. Ez az összes melegvíz-fogyasztásnak azonban csak kb. 30-40%-át teszi ki, és ezeknél a rövid idejű vízelvételeknél csak csekély, 6 l/perc vízmennyiségre van szükség. A legtöbb meleg víz (50-70%) naponta inkább a fürdéshez és zuhanyozáshoz kell. Fentiek alapján könnyen belátható, hogy a különböző fogyasztási helyek követelményeihez eltérő hőmérsékletű vízre van szükség. Ehhez még hozzájön, hogy a fogyasztási helyekkel szembeni igény nagyon eltérő: vagy gyakran, de kis mennyiséget, vagy ritkán, de nagy mennyiséget kell a melegvíz-csapoknak szolgáltatniuk. Ezért tehát minden esetben érdemes összehangolni a melegvíz-előállítást a fogyasztási hellyel szemben támasztott tényleges HMV-igénnyel.
A melegvíz-ellátás lehetőségei
A melegvíz-ellátásnak alapvetően három fajtáját különböztetjük meg: egyedi, csoportos és központi ellátás. A különböző igényekhez (szálloda, lakás stb.) szükséges melegvíz-mennyiség azonban nagyon ingadozó, és a melegvíz-igény egyenetlenül oszlik is el az adott napszak periódusai között. Nézzük ezek rövid összefoglalását.
Lakások – az igény nem csak a lakás nagyságától és a személyek számától, hanem az életszínvonaltól, a személyek életkorától és foglalkozásától, valamint az évszakoktól és más egyéb adottságoktól is függ. Ezen kívül a HMV-fogyasztás időben is nagyon ingadozik.
A szállodákban a fogyasztás a kádak és zuhanyozók számától, valamint a szálloda besorolási osztályától is függ. A luxusszállodák több meleg vizet használnak el, mint az egyszerű szállodák. A csúcsfogyasztás általában reggel és este van. Sportcsarnokokban és gyárakban az üzem bezárása után rövid idő alatt (10-30 perc) nagyon nagy melegvíz-mennyiségre van szükség, ha minden zuhanyozót és mosdót egyszerre használnak (csúcsfogyasztás).
Az ipar és a vállalkozások területén a higiéniai célokon kívül gyakran technológiai folyamatokhoz is használnak meleg vizet (pl. mosodákban, festőműhelyekben vagy gyógyászati alkalmazásoknál).
Jelen cikkünk csak a társasházi lakások és a családi házak melegvíz-készítő berendezéseinek áttekintésre szorítkozik, mert a többlakásos társasházak, a kommunális létesítmények és a nagyobb használati melegvíz-fogyasztó rendszerek berendezéseinek tervezésével külön szakirodalom foglalkozik (lásd pl. Sander-elv; számítás a teljesítmény-index (DIN 4708) szerint vagy a hőkép – Faltin-módszer – alapján). A használati melegvíz-készítés szempontjából azonban a legfontosabb – és mindenki által könnyen érthető – két jelzőszám a kimeneti és tartós melegvíz-teljesítmény. A kimeneti melegvíz-teljesítmény esetén a 10 perces fogyasztást veszünk figyelembe. Ha a tároló a fogyasztás előtt 60 °C-ra van felmelegítve, és fogyasztás közben folyik az utántöltés, akkor 10 perc alatt meghatározott, például 45 °C kifolyó hőmérsékletű használati meleg-vizet nyerhetünk (ezt követően viszont gyors hőmérsékletcsökkenés következik). A tartós melegvíz-teljesítmény adatánál a használati melegvíz-tárolót „átfolyó rendszerű vízmelegítőnek” tekintjük. Ez azt jelenti, hogy ha például 615 liter/óra a fogyasztásunk, akkor 10 °C befolyó hidegvíz-hőmérséklet esetén mindig rendelkezésünkre áll a 45 °C kifolyó hőmérsékletű használati meleg víz (a kW-ban megadott teljesítmény a csőkígyós hőcserélőn maximálisan átvihető teljesítmény). A megadott tartós teljesítmény természetesen csak akkor érhető el, ha ehhez rendelkezésre áll az utánfűtő hőtermelő megfelelő teljesítménye.
A melegvíz-készítés berendezései
Gázfelhasználás szempontjából természetesen az átfolyó rendszerű melegvíz-készítés a leggazdaságosabb, mert ezeknél a berendezéseknél csak akkor valósul meg a fosszilis energia felhasználása, amikor épp melegvíz-vételezés történik. Egy takarékos, kb. 10-12 liter/perc átfolyású kádtöltő csap kiszolgálása esetén is ma már elegendő a 22-25 kW melegvíz-készítő teljesítmény (ΔT = 30 K hőfokemelés mellett). Az átfolyó rendszer egyetlen, igazi hátránya, hogy a komfortos melegvíz-szolgáltatáshoz – többek között – stabil hálózati víznyomás, (időben) egy melegvíz-vételezési hely és jól szabályozott égés (moduláló égő, kifolyó HMV NTC) szükséges. Köztudott, hogy a fűtési energiaszükséglet egyre jobban csökken, így a kombi készülékeknél a magasabb névleges teljesítmény (pl. 22-24 kW) kizárólag az átfolyó rendszerű melegvíz-készítés miatt kell. Ettől függetlenül az újgenerációs kombi gázkészülékek – elsősorban a kondenzációs fali hőtermelők – az egyedi fűtéssel rendelkező társasházi lakások ideális fűtő és melegvíz-készítő berendezései lehetnek, túlnyomásos égőjük egyre szélesebb (1:8 – 1:10) modulációs tartományának köszönhetően. Ezeknek a tüzelőberendezéseknek a telepítése egyedül ott lehet inkább problémás, ahol a gravitációs huzatú LAS gyűjtőkémény hagyományos működésű, zárt égésterű fali hőtermelőre van méretezve és kivitelezve (saját kürtő esetén a kéményaknás égéstermék-elvezetés, régi gyűjtőkémény felújításához pedig a többrészes, túlnyomásos gyűjtőkémény tökéletes alternatíva).
Manapság szinte az összes faligázkészülék-gyártó beépített tárolóval ellátott hőtermelőt is kínál (1. ábra): ez a berendezés lényegében nem más, mint az átfolyó rendszerű kombi készülék „újragondolása” rétegtöltésű vagy egy fali fűtőkészülék kiegészítése indirekt fűtésű, integrált használati melegvíz-tárolóval. Helytakarékosság és a végfelhasználói igények szempontjából előnyösebb a készülékbe beépített melegvíz-tárolós verzió (bár ennek a szervizes szakember „nem mindig örül felhőtlenül”). A belső rétegtárolós fali kombinációval lényegében zárttá válik az átfolyó rendszerű hőtermelő melegvíz-készítő köre: a hálózati hideg víz közvetlenül a melegvíz-tárolóhoz csatlakozik, innen „szívja ki” – hőigény esetén – a készülék fordulatszám-szabályozott tároló-töltő szivattyúja a vizet, amely a használati melegvíz-készítésért felelős, rozsdamentes acélból készült szekunder lemezes hőcserélőn felmelegedve közvetlenül a melegvíz-tároló felső zónájába kerül. Egy 24 kW-os melegvíz-teljesítmény biztosítására képes kombi készülék mögé installálható, rétegtöltésű fali melegvíz-tárolóval (mindössze 20 liter névleges űrtartalom!) már elérhető a 152 liter/10 perc (ΔT = 30K) legnagyobb melegvíz-hozam, ami – 34 kW melegvíz-készítő teljesítmény mellett – akár 196 liter/10 perces mennyiségre is növelhető. Ez az érték már egy hagyományos működésű külső, 150 literes indirekt fűtésű melegvíz-tároló üzemi paramétere. Természetesen csak ezért még nem érdemes magasabb névleges HMV-teljesítményű kombi hőtermelőt választani, viszont a kondenzációs technika elterjedésének köszönhetően ezek a készülékek egyre szélesebb fűtési modulációs tartománnyal üzemeltethetők (3,8-21,6 kW (24 kW névleges teljesítmény); 5,8-32,4 kW (34 kW)). A kis űrtartalmú, rétegtöltésű fali melegvíz-tároló néhány perc alatt teljesen átfűthető, ezen kívül – a hagyományos működésű, indirekt fűtésű melegvíz-tárolókhoz képest – jóval kisebb a készenléti energiafogyasztásuk (energetikai szempontok). A csekélyebb névleges űrtartalom ezen kívül hamarabb kisüthető, így a legionellák elleni védelemre – általában – külön nincs szükség. Ráadásul ezek a tárolótípusok rozsdamentes acélból készülnek, magnézium védőanód nélkül (a tároló nem igényel különösebb karbantartást).
A rétegtöltés elvénél maradva – gyártmánytól függetlenül – ma már a korábban telepített kombi gázkészülék mellé installálható fali tároló is választható, a vizsgált példában szereplő 72 liter hasznos belső űrtartalommal. A tárolóból a hideg vizet – szaniterterületen történő használatra alkalmas – szivattyú keringteti a kombi készülék hideg vizes csatlakozásáig, ami a kombi készüléken felmelegedve (a gázkészülék HMV-üzeme a belső áramlás következtében indul el) a melegvíz-csonkon keresztül a rétegtároló felső űrtartalmába jut vissza. A keringtetés egy egyszerű, kapilláris rendszerű termosztát segítségével indul, ami mai szemmel nézve talán elavult, mégis az egyik legüzembiztosabb megoldás.
Ez a tartály már zománcozott acélból készül, így a korrózió elleni védelmet magnézium védőanód szolgálja, viszont itt a tartós melegvíz-teljesítményt – a belső csőkígyó hiánya miatt – a gázüzemű fali kombi készülék névleges HMV-teljesítménye szabja meg. A legnagyobb kimenő melegvíz-teljesítmény 134 liter/10 perc (18 kW-os kombi) és 170 liter/10 perc (30 kW) között lehet, 60 °C-os tárolóhőmérséklet, illetve 35 K hőfokemelés mellett, amelyhez a specifikus átfolyás és a kombi készülék teljesítménye közötti viszonyt a 2. ábra szemlélteti. A nagyobb belső űrtartalom miatt a felfűtési idő valamivel hosszabb, de természetesen ez is a kombi hőtermelő teljesítményének függvénye (11-18 perc (18 és 30 kW) között, 10-ről 65 °C-ra történő felfűtés mellett).
A külső tárolós berendezéseknél maradva ne feledkezzünk meg a csőkígyós használati melegvíz-tartályokról sem, mivel manapság még mindig ezek a legelterjedtebb melegvíz-termelők. Sokszor és sokan úgy gondolják, hogy itt is csak a magasabb utánfűtő teljesítmény elegendő, mert a felfűtési idő akkor csekély, ha kellően nagy a használati melegvíz-tároló visszafűtésére (pl. 60 °C) fordítható gázkészülék-teljesítmény. Energetikai szempontból kizárólag ezért a paraméterért még nem tanácsos az utánfűtő hőtermelőt túlméretezni, mert ha alaposabban megnézzük például egy 120 literes űrtartalmú indirekt tároló felfűtési idejét (pl. 60 °C-ra), érdekes eredményt kapunk: 25 perc (16 kW), illetve kb. 14 perc (28 kW). Mindössze 11 perc differencia talán elgondolkodtató, és ha a tároló rendszerű melegvíz-készítő berendezést nem kell állandóan átfolyó rendszerben működtetni, akkor kisebb utánfűtő gázkészülék-teljesítmény is választható. Ennek előnye, hogy a hőtermelő alacsonyabb modulációs égőteljesítménye jobban illeszthető a lakóépület adott pillanatban szükséges fűtési hőigényeinek kiszolgálására. Ráadásul a kisebb névleges teljesítményű gázkészülék a használati melegvíz-tároló felfűtését is egyenletesebb égőüzemmel, ideális esetben az égő gyakori ki/bekapcsolgatása nélkül tudja ellátni. Természetesen átfolyó rendszerben mindig a nagyobb teljesítményű hőközpont „győz”, de ha azt is tudjuk, hogy egy adott alkalommal maximálisan hány fokos és milyen mennyiségű használati meleg vízre van szükség, nagyot nem hibázhatunk.
