Construma-RENEO konferenciaprogram április 2-4. Helyszín: 1101 Budapest, Albertirsai út 10. D-pavilon, RENEO Workshop

Construma-RENEO konferenciaprogram 2014. április 2-4. Helyszín: 1101 Budapest, Albertirsai út 10. D-pavilon, RENEO Workshop WILO ÉPÜLETENERGETIKAI NAPOK - konferencia 4 szekcióval Technikai szervezı: Magyar Épületgépészek Szövetsége Április 3. 14:00–17:00 Légtechnikai szekció Szakmai szervezı: Hőtı- és Klímatechnikai Vállalkozások Szövetsége Levezetıelnök: Várkonyi Nándor fıtitkár, HKVSZ Elıadás címe:

A magyar fejlesztéső és gyártású geotermikus hıszivattyú-család jellemzıi Elıadás idıpontja: 2014. április 3. (csütörtök) 14:00–14:45 Elıadó:

Komlós Ferenc a Magyar Napenergia Társaság (ISES Hungary) Szoláris hıszivattyúk munkacsoportjának vezetıje [email protected] www.komlosferenc.info

1

Komlós Ferenc: A magyar fejlesztéső és gyártású geotermikus hıszivattyú-család jellemzıi

Mottó, elıadás tartalma GCHP (Ground Coupled Heat Pumps) GWHP (Groundwater Heat Pumps) SWHP (Surface Water Heat Pumps)

„Egy nagy találmány megvalósításának három fázisa van: elıször kinevetik, azután harcolnak ellene, majd pedig azt mondják, természetes, hogy ezt így kell csinálni.” Heller László (1907–1980) A vetítettképes elıadásom bemutatja a magyar geotermikus hıszivattyúk kifejlesztésének piaci igényét, sarokpontjait kapcsolási rajzokkal, vázlatrajzokkal és diagramokkal szemléltetve. A hıszivattyú-család összes tapasztalatait (kutatási, fejlesztési, tervezési, gyártási, kivitelezési és 2 üzemeltetési) felhasználva javaslat a döntéshozók felé.


A legegyszerőbb hıszivattyú vázlata, mőködése illetve növényház hőtése talajvizes hıszivattyúval Forrás: [15], Liong Chai Chengwei: STUDY ON A GROUNDWATER SOURCE HEAT PUNP COOLING SYSTEM IN SOLAR GREENHOUSE. CIGR - International Conference of Agricultural Engineering XXXVII. Congresso Brasileiro de Engenharia AgricolaBrazil, August 31 to Septenber 4, 2008. Kisnyomású oldal

Nagynyomású oldal

Hőtési üzemmód elvi kapcsolási rajza (nincs váltószelep)

3


R 407C munkaközeges egyszerő hıszivattyú nyomás–entalpia (logp–h) diagramja Forrás: [1] A diagramon* a folyadék, a gız és a kétfázisú mezı látható; K: kritikus pont. *A függıleges koordináta-tengelyen azért alkalmazzák a logaritmikus léptéket, mert ellenkezı esetben a kétfázisú mezı izotermái kis nyomásokon túlságosan összesőrősödnének.

4


„Hatékonysági mutatószám”: SPF [kWh/kWh] ● Az SPF-et a 2008. decemberi ún. EU RES megújuló energia direktíva rögzíti. Angol nyelvő rövidítésbıl származik (seasonal performance factor), dr. Büki Gergely nyomán [2] átlagos főtési tényezınek is nevezzük. Az egy főtési szezonban a hıszivattyú által a főtési rendszerbe bevitt energiamennyiség [kWh] osztva a hıszivattyú és az ún. primeroldali szivattyú (vagy ventilátor) által felvett villamosáram-fogyasztás összegével [kWh]. ● Felhívom a szíves figyelmüket, hogy a megfelelı minıségő hıszivattyú, pl. a COP-je [kW/kW] illetve dr. Büki Gergely nyomán [2] főtési tényezıje a hıszivattyúra jellemzı érték csak szükséges, de nem elégséges feltétel ahhoz, hogy a létesített hıszivattyús rendszer SPF illetve az átlagos főtési tényezı [kWh/kWh] értéke is elvárható értékő legyen! Angol nyelven: Coefficient of Performance (COP [kW/kW]). 5


Hıszivattyúk COP [kW/kW] illetve a hıszivattyúteljesítménytényezıjének mérési eredményei különbözı hıforrás hımérsékleten Forrás: [1], CH WP Test Center, Dr. Dr.h.c. Rybach László az ETH Zürich, Svájc emeritus professzora

6


Hıszivattyús rendszerek átlagos főtési tényezıje (SPF [kWh/kWh]) különféle hıszivattyúknál Forrás: [4], Fanninger, European Heat Pump Association Version 1.1-2008, p.

7


LCOE (levelized cost of energy) [Ft/kWh]: különbözı technológiák összehasonlítására vonatkozó fajlagos költség (pénzügyi adat) Forrás: NFM

LCOE =

I0 n

1 Et ⋅ ∑ t ( 1 + r ) t =1

M t Ft + + Et Et

ahol It : beruházási költség a t-ik évben; Mt : karbantartási és üzemeltetési költség a t-ik évben (konstans); Ft : az üzemanyag költség a t-ik évben (konstans); Et : a megtermelt energia a t-ik évben; n : élettartam; r : diszkonttényezı (5%).

8


Hagyományos illetve a csúcstechnika mőszakigazdasági összehasonlítása, fajlagos költségek a berendezések teljes élettartamán (LOCE) Forrás: [11]

9


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (1) A fı probléma, amely a rendszer átlagos főtési tényezıjét az (SPF értékét) lerontja az, – hogy a hıszivattyú hıkörfolyamata instabil, ami azt jelenteti, hogy azonos talajhımérséklet és főtési hımérséklet esetén a kimenı főtési teljesítmény igen tág határok között ingadozik, – és a hıszivattyúk kimenı főtési teljesítménye valamint ezzel arányosan az átlagos főtési tényezıje részterheléseknél – pl. magas talajhımérséklet, alacsony főtési hımérsékletnél az átlagos főtési tényezı alig, vagy egyáltalán nem nı! A fentiek következménye, hogy a lehetséges hatékonyságot a hıszivattyúk nem közelítetik meg, és ezáltal a vártnál lényegesen nagyobb üzemköltségen dolgoznak! 10


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (2) A fejlesztés lényege az SPF érték növelése, a CO2-megtakarítás maximalizálása és a főtési elıremenı hımérséklet 60 °C fölé emelése volt (radiátoros főtések). A célokat egyrészt az EVI Scroll-kompresszorokra alapozott reverzáló (váltószelepes), multifunkciós [főtı – aktív hőtı – használati meleg víz- (HMV-) termelı] hıkörfolyamat kidolgozásával érték el (a megoldás használati mintaoltalommal védett).

11


A magyar hıszivattyú-fejlesztés elvi kapcsolása, elvi hıkörfolyamata nyomás–entalpia diagramban Forrás: [1]

A Scroll-kompresszor gızbefecskendezı körrel rendelkezik, feladata a kompreszszorban túlhevített munkaközeg hımérsékletét csökkenteni, így a munkaközeg (R 407C) magasabb kondenzációs hımérsékletővé válhat. A hıszivattyúval növelt hımérsékletető főtés érhetı el! Az utóhőtés hatására a munkaközeg alacsonyabb nyomással és alacsonyabb hımérséklettel kerül az ún. fı expanziós szelephez. Az EVI hıcserélı erıteljes utóhőtésének hatására, a 3 és 4 pont közötti szakasz-hosszával arányos h [kJ/kg] entalpiával nı (P–h diagram) a környezetbıl (pl. a földbıl) kivett energia mennyisége, ezáltal a hıszivattyú főtési tényezıje illetve a COP-je is nı.

Kapcsolás és P–h diagram

12


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (3) ● Minden olyan elemet integráltak a hıszivattyús körfolyamatba, amely stabilizálja a hıszivattyú körfolyamatát, a kimenı főtési teljesítményt az egyes hıfokszinteken. ● Stabilizálja és a lehetı legkisebb értékre szorítja a túlhevítést, így az SPF értéket növelni képes. Ezt biztosítja az elektronikus expanziós szelep (16.), a munkaközeg-tartály (15.), valamint a szabályzó és monitoring rendszer. ● A fejlesztés a fentieken túl a hıszivattyúk felhasználásának, illetve kihasználhatóságának növelésére irányult. Így olyan multifunkciós, váltószeleppel (10.) rendelkezı készülékek lettek kifejlesztve, amelyek a főtési funkció mellett aktív hőtést és ún. desuperheatert (3.) is használnak. Ezáltal a rendszer fajlagos beruházási költsége csökken. 13


A használati meleg víz (HMV) termelés egyik megoldása T–s diagramban, és az elıállítás megoldása az ún. desuperheaterrel Forrás: [1] Hımérséklet [K] – entrópia [kJ/kg K] diagram (a túlhevítés piros színnel jelölve)

Desuperheater: egy koaxiális hıcserélı, amely a körfolyamat túlhevítési hıjét használja HMV termelésre. A hıcserélı (3.) a kompresszor (1.) és a kondenzátor (2.) közé iktatott elıhőtı, amely a komprimált gız túlhevítési hıjét, kb. 15%-át adja át a HMV-nek. Ezzel elérhetı a HMV magas hımérséklete anélkül, hogy a kondenzátor hımérsékletét (nyomását) növelni kellene. 14


Váltószelepes ún. reverzáló multifunkciós (főtı, hőtı és hmv elıállító) hıszivattyú elvi kapcsolása A Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalban bejegyzett szám: U 06 00213

15


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (4) ● Az importált hıszivattyús technika nem a magyarországi geotermikus adottságokra lett fejlesztve, optimalizálva, és a fejlesztéseknél értelemszerően nem vették figyelemben azt, hogy a magyarországi energiaviszonyok – földgázellátottság – mellett a hıszivattyúktól, az EU átlagától eltérıen, nagyobb az elvárt energiahatékonyság érték nagysága, a jelentısen eltérı a különféle felhasználható energiák (áram/földgáz) árarányai miatt. ● Másrészrıl az import kiszolgáltatottságunk miatt a fejlett európai országok a rendszerajánlásaikon keresztül olyan technológiákat, olyan metódusokat és talán érdekeltségi rendszert terjesztettek el a tervezı mérnökök között, amely csak az import mértékét, a hıszivattyús rendszerek költségét növelik, ezek összhatása, hogy a hıszivattyús rendszerek 16 pozitív megítélését csökkentik.


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (5) ● Az EU-ban forgalmazott hıszivattyúk jelentıs része csak főtési funkcióra és max. 55 °C-ig használható. ● A fejlesztéssel az eddigiektıl eltérı, lényegesen jobb SPF értékő rendszerek kivitelezése történt meg meglévı kazános, radiátor hıleadójú főtési berendezések hıszivattyús rendszerre történı átalakításakor is. ● Olyan új termék elıállítása történt, amelynek alkalmazása más megvilágításba helyezi a hıszivattyúk alkalmazhatóságát pl. ivóvíz hıjénél, ipari, irodai és kommunális kalorifereknél, szociális bérlakásoknál és több lakásos passzív házaknál. ● Ezzel a fejlesztéssel most lehetıségünk lenne, hogy egy olyan technika élvonalába kerüljünk, amely technikát világszerte mind szélesebb körben alkalmaznak, és megfelelı hazai támogatással, folyamatos fejlesztéssel, jelentıs 17 exporttevékenységet gerjeszthetnénk [10, 13].


Védegylet, és javaslat hungarikum a győjteménybe ● „A Védegylet a magyarországi ipar védelmére 1844-ben létrehozott egyesület. 1844 októberében az országgyőlési alsótábla üléstermében – megyei (Tolna, Zala, Veszprém) elızmények után – létrehozták a Védegyletet, melynek elnökévé Batthyány Kázmért, alelnökévé Teleki Lászlót választották. Az igazgató Kossuth Lajos lett. A Védegylet 1844. október 6-ai pozsonyi alakuló győlésén elfogadott alapszabálya szerint a külföldi árukat ki kell szorítani a hazai piacról, amelyet a honi ipar számára kell biztosítani. A Védegylet tagjai becsületszóra megfogadták, hogy hat évig csak magyarországi árut vásárolnak: csak magyar mesterembereknél dolgoztatnak és olyan iparcikkbıl nem vesznek külföldit, amelybıl belföldit is lehet kapni.” (Forrás: wikipedia.hu) ● A VM miniszter szerint: a hungarikumok közös nevezıje, hogy valamennyi a magyarság csúcsteljesítményét jeleníti meg és identitásunk fontos részét képezi. ● Fentiek miatt is ezúton javaslom a tárgyi hıszivattyú-család felvételét a döntés hozok felé a magyar értéktárba. 18


Összefoglalás (1) ● Napjainkban a geotermikus hıszivattyúzás olyan energiahatékony főtési/hőtési rendszer, amely még pályázati pénzek nélkül is elfogadható idın belül megtérül [3, 5, 6, 7, 8, 9], és a károsanyag-kibocsátást helyileg megszünteti, globálisan pedig jelentıs csökkenését biztosít. ● Jól illeszkedik az energiastratégiába, hiszen olcsón elıállítható – CO2-kibocsátás nélkül – villamos energiával és megújuló forrású villamos energiával is lehet mőködtetni, így tovább csökkentve a károsanyag-kibocsátást [14]. ● Épületgépészettel kapcsolatos igény a korszerő főtés, a települések légszennyezésének*, illetve egészségkárosító hatásának jelentıs csökkentése. A környezet terhelésének mérsékelésével javulhat az itt élı lakosság egészsége, életminısége [12]. * A levegısszennyezés a veszélyes anyagok olyan mértékő szintemelkedése hatására jön létre, amely meghaladja a légkör természetes öntisztulási képességét. A településeken a főtési idıszakban a nitrogén-oxid 19 (NOx) és a kismérető szállópor (PM10) szennyezettség okozza a káros hatást.


Összefoglalás (2). Itt a ragyogó alkalom: indokolt megteremteni Magyarországon a hıszivattyúipart! Hıszivattyúzás táblázata

Kapros Z., Komlós F. 2013

● A földgáz-importot és a CO2kibocsátást is jelentısen csökkenteni tudjuk a megújuló energia-felhasználásával. A kitőnı minıségő hıszivattyúk hazai gyártásával exportunk növekedhet, hıszivattyú importunk pedig csökkenhet. ● Hogy mi mindent tudunk még majd azzal a sok olcsó, CO2kibocsátást nélküli paksi árammal kezdeni erre most választ adhatunk: pl. távfőtés, távhőtés, növényházak főtése/ hőtése [15], rezsicsökkentés, 20 munkahelyteremtés.


Felhasznált és ajánlott irodalom [1] KOMLÓS Ferenc FODOR Zoltán – KAPROS Zoltán – Dr. VAJDA József – VASZIL Lajos: Hıszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára. (Heat Pump Systems. To the centenary of thebirth of Laszló Heller) Komlós Ferenc Dunaharaszti, 2009. ISBN 978-963-06-7574-1 (ISBN 978-963-06-8297-8). [2] ÁDÁM Béla – BÜKI Gergely – MAIYEK Tarek: GEOTERMIKUS ENERGIA. Hıszivattyúzás. ENERGETIKAI SZAKKÖNYVEK. Mérnöki Kamara Nonprofit Kft. 2013. ISBN 978-963-88358-5-7 [3] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc: – Érvek, adatok, számítások a hıszivattyúk alkalmazásához. Gondolatok jelenünkrıl és jövınkrıl. Mérnök Újság 2013. JÚNIUS–JÚLIUS digitális változatában + PLUSZ, 62–64. oldal. – Fúrólyuk-hıcserélıs hıszivattyús rendszerek megtérülése. Magyar Installateur, 23. évfolyam, 2013. augusztus – szeptember, 46. oldal. [4] Komlós Ferenc: Gondolataim a hıszivattyúzásról. Magyar Épületgépészet, LIX. évfolyam, 2010. július–augusztus szám, 32–34. oldal. [5] Kaszanitzky Csilla – Komlós Ferenc: Új autószalon Fóton magyar hıszivattyúval. – Építészfórum honlapon (2012. július 19. 07:46). – Magyar Installateur, 22. évfolyam, 2012. október, 35–36. oldal. [6] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc: – Termálvizes fürdı bıvítése hıszivattyúk alkalmazásával. Energiagazdálkodás, 52. évfolyam, 2011/6. szám, 17–20. oldal. – A nagykırösi strand energiatudatos bıvítése. Magyar Épületgépészet, LXI. évfolyam, 2012/3. szám, 22–26. oldal. [7] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc: Földgázkazán kiváltása geotermikus hıszivattyúval ─ Hıszivattyú radiátoros főtésnél. Magyar Épületgépészet, LXII. évfolyam, 2013/5. szám, 15–17. oldal.

[8] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc: Ivóvíz hıhasznosítása hıszivattyúval. Magyar Épületgépészet, LXII. évfolyam, 2013/7-8. szám, 12–16. oldal. [9] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc – dr. Balikó Sándor: Ivóvíz hıjének hasznosítása. Energiagazdálkodás, 54. évfolyam, 2013/5. szám, 17–19. oldal. [10] Komlós Ferenc: Energetika – hıszivattyúzás. Magyar Ipari és Környezetvédelmi Magazin. XII. évf., 2013/IV. szám. XXI. századi ZÖLDENERGIÁK – II. 10–11. oldal. [11] Fodor Zoltán: A földhı hıszivattyús rendszerek fajlagos költségei főtéskorszerősítéseknél I. Magyar Installateur, 24. évfolyam, 2014. február – március, 24–25. oldal. [12] Komlós Ferenc – Fodor Zoltán: Városok hıszivattyús főtése. Átfogó tervre lenne szükség. Magyar Épületgépészet, LX. évfolyam, 2011/5. szám, 18–21. oldal. [13] Komlós Ferenc: A hıszivattyúipar úttörıje. Elektrotechnika, 103. évfolyam, 2010/12 szám, 28. oldal. [14] Komlós Ferenc: Hıenergia alapigények a hıszivattyúk alkalmazása és a Hellerterv célkitőzései tükrében. Elektrotechnika, 105. évfolyam, 2012/09 szám, 5–8 oldal. [15] Komlós Ferenc: – A hıszivattyú hangsúlya a kertgazdaságban. Mezıgazdasági Technika, LIV. évfolyam, 2013. április, 16–17. oldal. – Hıszivattyúk a kertészetben. Kertészet és Szılészet, 62. évfolyam, 27. szám, 2013. július 3. 22–23. oldal. – Hıszivattyúk a kertészetekben. Digitális Építési Megoldások 2014/1. szám (Digitalstand.hu). Tervezett megjelenés. Köszönöm a figyelmet! ☺

21

Construma-RENEO konferenciaprogram április 2-4. Helyszín: 1101 Budapest, Albertirsai út 10. D-pavilon, RENEO Workshop

Recommend Documents