A hazai épületenergetika súlyponti témái és esélyei a jövőben

Cservenyák Gáborügyvezető igazgató KLIMASOL Kft.

A különböző energetikai pályázatok TOP, KEOP, KEHOP, stb. kiírása,műszaki dokumentációra vonatkozó tartalmi követelményei nemegyértelműek.

Nem tartható fenn az a gyakorlat, hogy KEHOP pályázati kiírásban egyszöveges feladatleírás, hozzá tartozó költségbecslés legyen a pályázatitartalom.

Nyertes, megvalósult pályázat esetén az elvégzett feladat ellenőrzése,számonkérése során az indikátorok (energetikai jelző számok) ellenőrzése,megvalósulása alapvetés.

Ellenőrzésnél fontos lenne, az elkészült tervdokumentáció részletesműszaki tartalma és költségvetése alapján való megfeleltetés.

A dokumentáció készítéséhez az épület részletes elemzése nélkülözhetetlen.Minden belső és külső energetikai vonatkozás figyelembevételemegkerülhetetlen.

Az elkészült dokumentáció, ill. pályázati anyag alapján

o pályáztatás, versenyeztetés,o kivitelezői kiválasztás,o projekt menedzsment megválasztása,o a tervezők további intenzív közreműködésének szerződéses

biztosítása,o kivitelezés menete, üzembehelyezés intenzív tervezői

közreműködéssel,o üzemeltetés, ellenőrzés, tervezői felelősség.

Az épületenergetikai rekonstrukciók elsősorban KEHOP v. más pályázatokkaltörténnek.Fő súlypontok:Fontos az un. mélyfelújítás célként való meghatározása, megvalósítása.Fontos a megújuló energiahányad növelése ésszerű keretek között.Az épület vagy objektum valós fűtési energiaigényének meghatározása.

o téli állapotra,o nyári állapotra.

A pályázati kiírás műszaki tartalmának való megfeleltetés.Nézzük néhány közintézmény vizsgálati eredményeit a súlyponti témáktükrében:

4

1. Átfogó (komplex épületre vonatkozó) épületenergetikai vizsgálat a jelen állapot feltárására (középfokú oktatási intézmény példája kapcsán)

- Épület kora, épületszerkezetek hőtechnikai jellemzői, vizsgálat számítással, épületenergetikai tanúsítás (WinWatt)(jelenlegi követelmény és eredeti, számított hőtechnikai jellemzőkkel)

- Hőveszteség → az építéskori (szerkezetek számított adatai és a jelenlegi előírások szerint)

- Hőnyereség → belső technológiák (épületeken belül telepített technológiai rendszerek, rendszerelemek állandó és változó hőterhelése, hőleadása, stb.)

- Hőterhelés → külső napsugárzás (árnyékolás, passzív szerkezetek, stb.)Belső (emberek, világítás, informatikai berendezések, egyéb, stb.) hőterhelés. Ezek viszonya, hatásai (változó, állandó).

5

Az épület komplex felmérésekor számba kell venni a hőfejlesztő készülékeket (számítógépek, irodai berendezések, stb.) ezek üzemi idejét és várható hőterhelését.

2. Az épületek meglévő energetikai rendszereinek átfogó vizsgálata

- Fűtési rendszer típusa, kora, főberendezések állaga, kihasználtsága

- Fűtési hőleadók eredeti teljesítmény meghatározás ellenőrzése(90/70°C, 80/60°C, stb.)

- A hőleadók túlméretezési mértékének meghatározása Csőhálózat ellenőrző méretezése, beszabályozás vizsgálat

- Energiaközpont részletes vizsgálata(Kazánok túlméretezése, teljesítménye, hatásfok (mérése?))

- Hűtési rendszer hálózatának ellenőrzése (túlméretezés?) módszer hasonló, mint a fűtési rendszernél

- Hűtőközpont hő- és villamos teljesítmények meghatározása, ellenőrzése, üzemviteli adatok beszerzése

- A légtechnikai rendszerek felmérése, teljesítménye, áramlástechnikai, akusztikai ellenőrzések, villamos teljesítmények (mérése?)

6

- A rendszerek állagának, kialakításának felülvizsgálata, üzemviteli adatokalapján módosítási javaslatok feltárása.

-Légtechnikai beszabályozása lehetőségei, ellenőrzése

- HMV rendszer vizsgálata, teljesítménye, állapota, stb.

- Világítási rendszer vizsgálata, a lehetőségek feltárásával

- Összefoglaló értékelés a jelenlegi rendszerek teljesítményéről, (esetlegesmérési eredmények feldolgozásával), módosítási lehetőségek feltárásával, stb.

- Megbízóval egyeztetett áttekintés a jelenlegi állapotról, melyben az üzemviteli idők is megjelennek.

7

3. Hőtechnikai méretezés az állapotfeltárás alapján a jelenlegi komplex rendszerekre, mint állapotra

- A meglévő rendszerek pontos ismeretében hőtechnikai méretezés a jelenlegihőtechnikai elvárások szerint

- A hőtechnikai méretezés a homlokzati szerkezetek esetleges utólagos hőszigetelésével, nyílászáró cserével meghatározott szerkezeti jellemzőkkel történik.

- A hőtechnikai méretezésnél figyelembe kell venni a 2. lépésben feltárt hőnyereség, hőterhelés hőveszteség csökkentő hatását.

- A méretezés végső célja az épületegyüttes – belső funkcióból eredő minden ráhatásnak a figyelembe vételével meghatározott – valós hőigényének számítása. Ebben feltétlenül szerepelni kell a téli fűtési belső hőnyereségekfűtési rendszerre gyakorolt hatásának, ill. a nyári esetleges hűtési igények és belső technológiai hőfolyamatok kapcsolatának.

- Összefoglaló értékelés grafikonos formában az épületegyüttes eredeti tervezési, a jelenlegi, illetve a fejlesztés utáni állapotok hőigényeinek összevetésével.

8

Vizsgálatok, tanulságok

Az épületek korszerűsítésével előálló problémák:

• fűtési rendszer teljesítmény túlméretezés, szabályozatlanság• filtráció kezelése, mértéke• nyílászáró cserével előálló CO2 feldúsulás• belső technológiai hőfejlődés (PC, más gépek, stb.) szellőzetlenség• emberi hőleadás• világítás• külső hőterhelés• utóbbiak figyelembe nem vétele a jellemző

Számos szakcikk foglalkozott e témakör hatásaival, problémáival.(Dr. Magyar Zoltán, Dr. Kajtár László, Dr. Kalmár Ferenc és munkatársaik)

Minden szakmai fórumon kiderült, hogy az épületenergetika általános jelenlegi művelésével komoly gondok vannak.Tanúsítások, auditálások színvonala nem kielégítő, téves következtetései, eleve kódolt túlméretezések

Más megközelítés szükséges.

9

Nem választhatók el megítélésünk szerint

• a komforttényezők, szempontok• az energiagazdálkodás• a környezeti hatások• a bekerülési költségek

A következő vizsgálati témakörben kiemelt szerepet szántunk• a fokozott légzárású nyílászárókkal előálló légállapotok kezelésének• az energetikai viszonyokat alapvetően befolyásoló belső, (technológia, stb.)hőterhelés hatásainak télen, nyáron

A meglévő épületek fűtési energiaigényeinek számításánál a WinWatt ajánlásokat ada filtráció figyelembevételére.

Az épület jelenlegi állapota → meglévő ablakok, szellőztetés ablaknyitássala számításban WinWatt ajánlás szerinti filtrációval

Korszerűsítés után → új fokozott légzárású ablakokgépi szellőztetés (frisslevegő fejadaggal), CO2koncentráció érzékeléssel (tényleges üzemidővel számolva)

10

A WinWatt új ablak esetére is ad ajánlást a filtrációra. Ez azablaknyitásos szellőztetés energetikai többletigénye (radiátorfelület,fűtőber. telj. növelés) biztosítására szolgál.Számításaink szerint a bemutatott módszer rendre kisebb légforgalmateredményezett, mint a WinWatt számítás.

1.példa:

Egy 16 tantermes iskola, ahol az üzemidő ciklusokat és hatásokatvizsgáltuk:

Meghatároztunk egy üzemidő sort a tanítási rend szerint:

• pl. fűtési ciklusban 130 nap, napi 6-8 óra üzem, CO2 érzékeléssel vezérelt változó mértékű

a nap további részében szakaszos üzemidő 2 óránként 15 perc üzem (1,5 óra/nap)Ezzel véltük biztosítani a filtráció kiegyenlítését.

Hétvégeken, tanítási szünetekben → fűtés takaréküzem + szakaszos légtechnika 4 óránként 20 perc, azaz napi 2 óra üzemidő.

11

Hogy mennyire fontos az egyes épületek tényleges hőháztartásának vizsgálata, álljon itt egy példa:

16 tantermes Általános IskolaAz épületben keletkező hőteljesítmény többletek összegzéseTélen:• külső hőterhelés 46,0 kW• emberek (420 főx120W/fő, hx0,7) 35,3 kW• irodai berendezések (villamos teljesítmény disszipált hője) 11,0 kW• világítás (e=0,7) 8,0 kW

Összesen: (nyereség) 100,3 kW

(Számításban (e=0,7) 70 kW értékkel vesszük figyelembe.)

Nyáron (júniusi tanítási idő befejezéssel):• külső hőterhelés 240 kW• emberek (420 főx120W/fő, hx0,7) 36 kW• irodai berendezések (villamos teljesítmény disszipált hője) 11 kW• világítás (e=0,4) 6 kW• légtechnika hűtési igény 36 kWÖsszesen (hűtési igény) 329 kW

12

Mivel a nyári csúcsterhelésű időben tanítás nincs, ill. a csúcs rövid idejűaz egyidejűséget = 0,5-el vesszük,(számításban (e=0,5) 147 kW).A nyílászáró cserével szükségessé váló gépi szellőztetés térfogatárama8500 m3/h.Hővisszanyerés hatékonysága 0,75.Gépi szellőztetést kap még a konyha, étterem, ill. tornaterem. Összesen 4200 m3/h. Hővisszanyerés hatékonysága 0,55.Fűtési energiaigények összegzése a „bázisértékre” vonatkoztatva:

• a jelenlegi állapotban (a WinWatt alapján 0,8-as filtrációval) 375 kW• a fejlesztés után (filtráció nélkül) 213,7 kW(mesterséges szellőztetéssel a fűtési energiaigény 44%-kal csökken)

Fűtési energiaigény korszerűsítési javaslattal, gépi szellőztetéssel.

• transzmissziós hőigény 81,4 kW• légtechnika hőigény hővisszanyeréssel 32,0 kW

egyidejű fűtési hőigény 113,4 kWösszegzett belső hőfejlődés (hasznosítható!) -100,3 kW

Fűtési ciklusban belső hőfejlődéssel csökkentett hőigény 113,4 kWAz egyidejű fűtési hőigény (113,4 kW) a jelenlegi „bázisértékhez” (375 kW) képest70% fűtési energia megtakarítást jelent.

13

A téli hőmérleg – minden energia nyereség és veszteség együttesfigyelembevételével - tényleges igényt fogja mutatni, elkerülve az épületindokolatlan túlméretezését.A képződött belső hő így hasznosítható az épület fűtésében.Hűtési energiaigény összegzése nyáron:• a kiadódó hőterhelés WinWatt szerint(figyelembe véve a nyár eleji tanévzárást csökkentett értékkel) 240,0 kW

• belső hőfejlődés (lásd korábban) 53,0 kW• tervezett légtechnika hűtési igénye 36,0 kW

összes hűtési igény 329,0 kW

Ez a nyári időszak szünidejét figyelembe véve (e=0,5) 164 kW hűtési igénytjelent a számításokban.

Természetesen a légtechnika üzemeltetésénél, ill. a hűtésnél a nyári éjszakailevegővel való szellőztetést is figyelembe kell venni.

Összegezve kijelenthető, hogy az épületek részletes külső-belső energetikaiviszonyainak vizsgálata nélkül az energetikai audit torz képet fogeredményezni.

Az ez alapján készült kiviteli terv pedig energetikailag erősen kifogásolhatólesz, a túlméretezés automatikusan beépül a rendszerbe!

14

2. példa:

24 tantermes szakközépiskola, 5 különböző tájolású és funkciójú tantermeinek légállapot vizsgálata.

A mérések 2016. január 20-22. ill. január 25-28. közötti időtartamban készültek.

Két mérési grafikon bemutatása:

• 202. sz. tanterem(külső levegő hőmérséklet + 6 oC, külső levegő CO2 = 680 ppm)

15

16

Következtetések:

• a 2. tanóra végén ablaknyitásos szellőztetés (1 ablak 1,5 m2). Közbentanterem ajtó folyosó felől nyitva. A folyosó-zsibongó térben 160-180 diáktartózkodott.

A CO2 tartalom nem csökkent, hanem változatlan maradt, a kialakultkeresztirányú légáram inkább növelte a tanteremben azt, a folyosó felőlbeérkező feldúsult levegővel.

• a 4., 5. szünetben tanári felügyelettel nyitott ablak (2 m2) és zárt ajtómellett jelentős légcsere alakult ki, jellegében minden szünetben azonosmódon.

• A gondos szellőztetés mellett sem érte el azonban a minimumkövetelményként elfogadható 1000 ppm értéket a CO2 tartalom.

• 263. sz. gépterem(külső levegő hőmérséklet + 3 oC, külső levegő CO2=720 ppm)

17

18

Következtetések:

• elfogadható szellőztetés csak a 2. és 5. szünetben volt. Ekkor a CO2tartalom jelentősen csökkent.

• a 3. szünetben nyitott tanterem ajtó mellett volt a szellőztetés. A zsibongófelől beáramló CO2-ben magas tartalmú belső levegő „konzerválta” a tanterem légállapotát.

• Így a következő tanóra végén már megközelítette a káros értéket!

• Figyelemre méltó a belső légállapot alakulása, a tartósan magas hőmérséklet és alacsony páratartalom (oka a létszám csökkenése).

A vizsgált helyiségek CO2 tartalom alapadataival(ha a CO2=1000 ppm értéket tekintjük alapnak)tantermenként átlagosan 560 m3/h (változó létszám)szellőző levegő igény jelentkezik.

19

24 tanteremre 13440 m3/h frisslevegő igény van.1 főre vetítve ez (32-40 m3/h, fő).

Ablaknyitásos, rendszeres szellőztetéssel bejuttatva a frisslevegőt•a hőveszteség 135,5 kW•éves szinten az elvesztett hőtartalom

280,47 GJ/év• az eltüzelt gázmennyiség, mint veszteség 9165 m3/év (311,3 GJ/év)• ez az adott iskola gázszámlája alapján 1.139.010,- Ft/év költséget jelent.

A tervezett, változó térfogatáramú, CO2 tartalomról vezérelt gépi szellőztetéssel (0,75 hővisszanyerési hatékonyság) 70,1 GJ/év• a gázfogyasztást tekintve hőmennyiségben 77,8 GJ/év adódik.• az iskola gázszámlája alapján ez 284.405,- Ft/év költséget jelent.

A tervezett szellőztetéssel az éves hőenergia költség megtakarítás(1.139.010 - 284.405 =) 854.605,- Ft/év lesz.

20

Az energetikai igények fejlesztés előtti és utáni összehasonlítása az iskola példáján

Fűtési + HMV energia igények vizsgálata

21

Fűtési + HMV energiaköltségek vizsgálata

22

Megjegyzés:A dőlt betűs számok a légtechnika elhagyása esetén ablaknyitásos szellőztetés szükségleteszerinti megnövelt fűtőfelületek és fűtési rendszer klt. növekményt, ill. a főzőkonyha blokk valamintöltöző és WC blokkok gépi szellőztetésének (hővisszanyeréssel) költségeit tartalmazzák.

Megtérülési idő vizsgálata (év)

23

CO2 kibocsátás értéke (t/év)

A mérésekből, ill. számításokból kapott eredmények alapján látszik, hogy• a CO2 tartalom érzékeléssel vezérelt,változó térfogatáramú frisslevegős szellőztetéstnagy hatékonyságú energia visszanyeréssel megvalósítólégtechnikai rendszerek az épületek komplex felújítása eseténnem nélkülözhetőek.• a frisslevegős rendszereknekaz épület adottságaihoz igazodó, egyszerű kialakítású,de komfortos levegőbevezetést biztosító,rendszereknek kell lenniük.• a kezelt terek csak befúvást kapnak túlnyomással, távozó levegő elvezetés a vizesblokkok irányába koncentráltan, a vizesblokkokban elszívással egyenlíthetők ki.

25

A villamos fogyasztások alakulását bemutató grafikonok is több tanulsággalszolgálnak:

• a fejlesztéssel a villamosenergia igény inkább nő, mintsem csökken,

• a hőszivattyú, mint fogyasztó belépése jelentős növekedést eredményez,

• a hőszivattyú üzemeltetési költsége geotarifával van figyelembe véve,

• a napelemes rendszer telepítésével a fejlesztéssel megnövelt villamosenergiaigény gyakorlatilag a jelenlegi költségszintre,vagy az alá csökken (esetünkben 13,4%-kal),

• a fejlesztés utáni energiaigény tehát – megújuló energiahasznosításúrendszerekkel együtt, valamint az újonnan belépő légtechnikai energiaigényt isfigyelembe véve – a jelenlegi energiaigényhez képest a jelentős többlet ellenéresem okoz többletköltséget.

27

28

Talajszondás hőszivattyús bivalens rendszer(Miskolc, Gimnázium) épületszerkezet

temperálással

Talajhőszonda rendszer helyszínrajza

1. talajhőszonda csoport

Épületszerkezet temperálás kivitelezés közben

Fényi Gyula Jezsuita Gimnázium és Kollégium energiafogyasztás kimutatás (I. ütem)

Termálvíz, mint primer energiahordozó,talajvíz hőszivattyús rendszer,

hagyományos gázkazános hőellátás összehasonlító vizsgálata

(termálfürdő KEOP pályázat kapcsán)

Energiaellátás beruházási és üzemeltetési vizsgálata termálhő, talajhő és gázkazán esetén

Településfűtés, ipari v. mezőgazdasági hőellátás energetikai vizsgálat

geotermikus városi távfűtéshulladékhő hasznosításával

(különböző visszasajtolási feltételek mellett)

Megújuló energiahasznosításúhőellátó rendszer -áttekintő ábra

Ezen terv a Klimasol Kft. szellemi alkotása, a szerzői jogi törvény értelmében szerzői jogvédelem alatt áll!

Bekevert forróvíz90(95)°C

(267 m3/h)25,5 MW

Városi távvezetékről érkező fűtővíz

60°C(533 m3/h)32,15 MW

Előremenő fűtővíz70°C

(800 m3/h)57,65 MW

1. sz. településfűtés

70/40°C(316 m3/h)

11 MW

Visszasajtolással „elvesztett”

(hasznosítható) hőmennyiség

≥40°C(800 m3/h)30,15 MW

Agglomerációs települések geotermikus fűtés hőmérlege közvetett(hőcserélős) hőhasznosítással -15°C külső hőmérsékletnél

Mezőgazdasági és ipari épületek

fűtés70/40°C

(484 m3/h)16,5 MW

57,65 MW

Megjegyzés: A Környezetvédelmi Felügyelőség által elfogadott 40°C visszasajtolási hőmérséklettel „elvesztett”,de több lépcsős hasznosításban (hőszivattyú) hasznosítható hőmennyiség 30,15 MW

Bekevert forróvíz90(95)°C

(267 m3/h)25,5 MW

Városi távvezetékről érkező fűtővíz

60°C(533 m3/h)32,15 MW

1. sz. településfűtés

70/40°C(316 m3/h)

11 MW

Visszasajtolással „elvesztett”

hőmennyiség≥8°C

(800 m3/h)8,57 MW

Agglomerációs települések geotermikus fűtés hőmérlege többlépcsős (hőcserélő+hőszivattyú) hőhasznosítással -15°C külső hőmérsékletnél

2. sz. településfűtés

70/40°C(300 m3/h)21,58 MW

Előremenő fűtővíz70°C

(800 m3/h)57,65 MW

57,65 MW

Mezőgazdasági és ipari épületek

fűtés70/40°C

(484 m3/h)16,5 MW

Városi távvezetékről érkező fűtővíz

60°C (533 m3/h)32,15 MW

1.sz. településfűtés 70/40°C (316 m3/h)

11 MW

Visszasajtolással „elvesztett”

hőmennyiség≥8°C (953 m3/h)

0,57 MW

Agglomerációs települések geotermikus fűtés hőmérlege többlépcsős (hőcserélő+hőszivattyú) hőhasznosítással -15°C külső hőmérsékletnél

2. sz. településfűtés70/40°C (300 m3/h)

21,58 MW

Előremenő fűtővíz70°C (800 m3/h)

57,65 MW

74,08 MW

Mezőgazdasági és ipari épületek fűtés70/40°C (484 m3/h)

16,5 MW

3. sz. település belépéséhez szükséges

primer fűtővíz többlet (173 m3/h) 16,43 MW

3. sz. településfűtés 70/40°C (97 m3/h)

24,43 MW

Megjegyzés: A három település többlépcsős geotermikus rendszerrel a jelenlegi 800 m3/h víztömegáram 17-20%-os növelésével (960 m3/h) gyakorlatilag 100%-os hőkihasználtsággal ellátható!

Bekevert forróvíz90(95)°C

(267 m3/h)25,5 MW

41

Köszönöm

a megtisztelő figyelmet!