Közintézmény épületenergetikai és fűtés korszerűsítésének lehetőségei

MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR ENERGIA- ÉS MINŐSÉGYÜGYI INTÉZET TÜZELÉSTANI ÉS HŐENERGIA INTÉZETI TANSZÉK

Közintézmény épületenergetikai és fűtés korszerűsítésének lehetőségei DIPLOMATERV

Készítette:

Vincze Boglárka II. évf. MSc. anyagmérnök hallgató

Konzulens:

Dr. Póliska Csaba, egyetemi adjunktus Dr. Kovács Helga, egyetemi tanársegéd

2014

Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék

DIPLOMA FELADAT V INCZE B OGLÁRK A II. éves MSc. anyagmérnök szak, energetika szakirányos hallgató részére,

A feladat témája: Közintézmény épületenergetikai és fűtés korszerűsítésének lehetőségei 1. Foglalja össze a biomassza tüzeléssel kapcsolatos tudnivalókat, részletesen kitérve az épületek fűtésére alkalmas kazánokkal kapcsolatos ismeretekre. 2. Ismertesse a kiválasztott épület energetikai szempontból legfontosabb jellemzőit, és az épületenergetikai számítások folyamatát. 3. Tegyen javaslatokat az épület energiaigényének csökkentésére, számítsa ki az egyes javaslatok megtérülési idejét és minősítse azokat. Tanszéki konzulens:

Dr. Póliska Csaba, egyetemi adjunktus

Miskolc, 2013. december 04. Prof. Dr. Palotás Árpád Bence tanszékvezető, egyetemi tanár

2

TARTALOMJEGYZÉK 1

Bevezetés......................................................................................................................................... 4

2

A biomassza, mint energiahordozó ................................................................................................. 5

3

2.1

Biomassza készletek ................................................................................................................ 6

2.2

A biomassza felhasználási lehetőségei .................................................................................... 8

2.3

Szilárd biomasszák közvetlen hőhasznosítása ....................................................................... 10

2.4

Biomassza tüzelőanyaggal működő kazánok ........................................................................ 18

A település és az iskola .................................................................................................................. 20 3.1

Kistokaj község ...................................................................................................................... 20

3.2

Az általános iskola bemutatása ............................................................................................. 22

3.2.1 4

A fűtési rendszer ismertetése........................................................................................ 24

Épületenergetikai számítások az iskolára vonatkozóan ................................................................ 26 4.1

Jelenlegi állapot ..................................................................................................................... 26

4.2

Korszerűsítés utáni állapot .................................................................................................... 32

4.3

Földgáz felhasználás .............................................................................................................. 37

4.3.1

Jelenlegi állapot ............................................................................................................. 37

4.3.2

Korszerűsítés utáni állapot ............................................................................................ 38

4.4

Földgázzal történő fűtés kiváltása tűzifával .......................................................................... 41

4.5

Tűzifa felhasználáshoz kazán kiválasztása ............................................................................. 43

5

Összefoglalás ................................................................................................................................. 47

6

Az iskola fűtési rendszerének ellenőrzése, minőség szempontjából ............................................ 49 6.1

Az iskola fűtési rendszerének jellemzése .............................................................................. 52

7

Irodalomjegyzék ............................................................................................................................ 55

8

Ábrajegyzék ................................................................................................................................... 56

9

Táblázat jegyzék ............................................................................................................................ 57

10 Mellékletek .................................................................................................................................... 58 10.1

Az iskola épületének paraméterei – rajzi szemléltetés ......................................................... 58

10.1.1

Felülnézeti kép............................................................................................................... 58

10.1.2

1. szárnyépület, földszint............................................................................................... 59

10.1.3

1. szárnyépület, emelet ................................................................................................. 59

10.1.4

2. szárnyépület, földszint............................................................................................... 60

10.1.5

2. szárnyépület, emelet ................................................................................................. 60

10.1.6

3. szárnyépület, földszint............................................................................................... 61 3

10.1.7

3. szárnyépület, emelet ................................................................................................. 61

1 Bevezetés Diplomamunkám első részében a biomasszával, mint energiahordozóval foglalkozom. A rendelkezésünkre álló biomassza készletek főbb tulajdonságainak összefoglalása után a felhasználási lehetőségek ismertetése következik. A dolgozatom második felében lakóhelyem általános iskolájának fűtéskorszerűsítését terveztem el. Röviden bemutatom Kistokaj községet és az iskolát, majd az épület főbb jellemzőiből fűtési energiaigény meghatározása következik. A földgáz felhasználás kiváltásának úgy gondoltam, hogy a fás szárú biomasszával történő tüzelés lehetne a legjobb megoldása. Az épület energetikailag nem megfelelő minőségű. Az első lépés volt az iskola hőenergia igényének meghatározása. Majd ezt követte az iskola beszigetelése és nyílászáró cseréje, az elvégzett számításaim, melyek a fűtés és használati melegvíz előállításához szükséges energia mennyiséget határozták meg, ezen korszerűsített épületre vonatkoznak. A korszerűsítés után a kisebb hőenergia igény biztosítását a földgáz helyett tűzifával biztosítottam, melyhez fűtőértéket, megtérülést és biomassza, vegyestüzelésű kazánt választottam. Az iskola épületének hőenergetikai szempontból történő felújítására befektetett összeg (szigetelés, nyílászárók cseréje, új biomassza kazán vásárlása) kevesebb, mint 10 év alatt megtérül. Az utolsó fejezetben bemutattam a minőségmenedzsment egyik eszközét, mellyel a folyamatok, technológiák ok-okozati összefüggéseinek jellemzését lehet elvégezni. Az Ishikawa- diagram jellemzése után elkészítettem az iskola fűtési rendszerének ok-okozati összefüggéseiből álló ábrát, felhasználva a bemutatott eszközt.

4

2 A biomassza, mint energiahordozó A biomassza biológiai eredetű szervesanyag tömeg, a szárazföldön és vízben található élő és nemrég

elhalt

szervezetek

(növények,

állatok,

mikroorganizmusok)

testtömege,

a biotechnológiai iparok termékei és a különböző transzformálók (ember, állat, feldolgozó ipar stb.) összes biológiai eredetű terméke, hulladéka, mellékterméke. (Az ember testtömegét nem szokás a biomassza fogalmába beleérteni.)

Az eredetük szerint megkülönböztetünk növényi, állati illetve vegyes biomasszát. Növényi eredetű biomassza a hagyományos mezőgazdasági termékek s melléktermékek, hulladékok (kukoricaszár, repce stb.), az erdőgazdasági és fafeldolgozási hulladékok (faapríték, fűrészpor stb.) és az energetikai célra termesztett növények (fűfélék, nyárfa, fűzfa, éger stb.) az energianövények. Az állati eredetűek két csoportba tartoznak, vannak az elsődleges- (zsírok, fehérjék, szénhidrátok) és a másodlagos (állattartás melléktermékei, hulladékai) állati biomasszák. A termelési láncban elfoglalt helyük alapján a biomassza lehet elsődleges, másodlagos és harmadlagos. Az elsődleges biomassza a természetes vegetáció, szántóföldi növények, erdő, rét, legelő, valamint a vízben élő növények. A másodlagos biomassza az állatvilág, gazdasági haszonállatok összessége, továbbá az állattenyésztés termékei, melléktermékei és hulladékai. A harmadlagos biomassza a biológiai eredetű anyagokat felhasználó iparok termékei, melléktermékei, hulladékai és az emberi települések szerves eredetű hulladékai. A bioenergia az élő szervezetekben és azok elhalása után a belőlük származó szerves anyagokban lévő kémiai energia, amely a zöld növények által, a fotoszintézis útján megkötött napenergiából származik. A bioenergia az egyik legfontosabb megújuló energiaforrás. Fontos eleme az üvegházhatás csökkentésének, mert CO2 semleges. A fosszilis energiaforrások is bioenergia eredetűek, de nem megújulóak, hiszen kitermelésükkel, felhasználásukkal a meglévő mennyiségüket csökkentve, nem tudnak ilyen ütemben újraképződni. A fosszilis energiahordozó

mennyiség

csökkenése,

valamint

a

telepek

kitermelhetőségének

akadályoztatásai miatt a bioenergia racionálisabb és széles körű felhasználását kell előtérbe helyezünk.

5

2.1 Biomassza készletek A megújuló energiaforrások alkalmazásával foglalkozó kutatások az 1970-es évek végén a második energiaár-robbanást követően kezdődtek el. A kifejlesztett, korszerű nagyüzemi biomassza tüzelési rendszerek az egyes országok agrártermelési, ipari, illetve kommunális szféráiban széles körben elterjedtek. A bonyolultabb és költségesebb technológiák kifejlesztése azonban megtorpant, mivel az energiaárak alacsony szinten stabilizálódtak a nemzetközi piacokon. Az elmúlt évtizedekben azonban újra fokozottan előtérbe került a megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiák fejlesztése, a világszerte egyre nagyobb gondot okozó környezetvédelmi problémák miatt. A másik oka a termelésből kivont termőterületek hasznosítása és a lakosság helyben tartása. Egy gazdaság, ország energia helyzetét a nettó import bevitel határozza meg. Egyre nagyobb szerepet kapnak a helyben megtermelhető és hasznosítható energiahordozók. A megújuló energiaforrások a szén, a kőolaj és a földgáz után a világon jelenleg a negyedik legnagyobb energiaforrást alkotó csoport. A megújuló energiaforrásokon belül a biomassza a legjelentősebb, világátlagban a felhasznált energia 11%-át adja [3]. Az EU energiaellátásában a megújuló energiaforrások közel 8%-os arányban játszanak szerepet. Ez az arány nagy részben a biomasszának köszönhető, felhasználása nagyobb, mint a többi megújuló energiaforrásnak összesen.

69% 70% 60% 50% 40% 30%

20.50%

20%

5.50%

10%

4.30% 0.80%

0% biomassza

vízenergia

szélenergia

geotermia

napenergia

1. ábra: Megújuló energiaforrások megoszlása az EU villamos energiatermelésében [3] 6

Az összes villamos energia termelés 3361,5 TWh, amelyből a megújuló energiaforrással előállított villamos energia mennyisége közel 538 TWh, amely a villamos energia termelés 16%-a. Az Európai Unió összes hőtermelésének 11%-át adja a megújuló energiaforrásokból nyert hőtermelés.

Hazánkban évente kb. 350 millió tonna szerves anyag keletkezik (szárazanyagban mérve), amelynek több mint a fele gazdasági melléktermék, illetve hulladék. A teljes biomassza készlet 30%-a újraképződik és felhasználásra kerül. Évente 54 millió tonna szárazanyag tömegű elsődleges biomassza keletkezik, melyből 45 millió tonna mezőgazdasági-, 8 millió tonna pedig erdészeti biomassza. Magyarországon a zöldenergia potenciál jelentős, mivel az ország jó természeti adottságokkal rendelkezik a biomassza termesztéshez és az energetikai célú hasznosításhoz. Az alábbi táblázat az elméleti energetikai biomassza potenciált mutatja, mely az évenként keletkezett biomassza mennyiségét jelenti (1 PJ (petajoule): 1015 J (joule).

1. táblázat: Elméleti energetikai biomassza potenciál Magyarországon 55[2] Évenként keletkező elsődleges

54 millió

Mezőgazdasági termelés

46 millió tonna

biomassza mennyiség

tonna

Erdészeti termelés

8 millió tonna

Energiacélú hasznosításra évenként Primer biomasszából (mezőgazdasági melléktermék) Secunder biomasszából

251 PJ 91 PJ

(állattenyésztési hulladék) Tercier biomasszából

75 PJ

(feldolgozás hulladékai) Összesen

417 PJ

7

2.2 A biomassza felhasználási lehetőségei A biotüzelőanyagok közé az energiaforrások széles skálája tartozik, a fa elégetésétől a városi hulladékégető erőműig. A biotüzelőanyagok halmazállapotuk szerint lehetnek szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotúak, eredetüket tekintve pedig szerves anyagokból, ipari-, mezőgazdasági-, kommunális- és háztartási hulladékokból származóak. A biomassza, mint energiahordozó főbb jellemzői az alábbiak szerint foglalhatóak össze: 

megújulása a fotoszintézisnek köszönhető,



az energia tárolása úgy valósul meg, hogy a fotoszintézis során a növényekben létrejövő szerves anyagokban kémiai energia formájában raktározódik el a napfény energiája,



az energetikai hasznosítást úgy lehet megvalósítani, hogy nem növeljük a légköri széndioxid mennyiségét,



nagyban elősegíti az ásványkincsek megőrzését,



jelentősen kisebb a káros anyag emisszió (CO2, CO, SO2, CxHx) a fosszilis energiahordozókhoz képest,



az élelmiszer-túltermelés következtében felszabaduló földterületek reális alapot adnak a biomassza termelésnek, s a földterületek racionális hasznosításának,



munkahelyteremtő beruházás lehet.

A biomassza felhasználására különböző lehetőségeink vannak: 

közvetlenül: 



tüzeléssel: -

előkészítés nélkül,

-

előkészítés után,

közvetve, 

kémiai átalakítás után (cseppfolyósítás, elgázosítás),



folyékony üzemanyagként,



éghető gázként,



alkohollá erjesztés után üzemanyagként,



növényi olajok észterezésével biodízelként,



anaerob fermentálás után biogázként.

8

Hazánkban a biomassza energetikai célú hasznosítására elsősorban a hagyományos mezőgazdasági ágazatokban keletkező termékek (lágy – és fás szárú biomasszák), melléktermékek és hulladékok felhasználásával van lehetőség. Ahol az élelmiszer-túltermelés hatására sok földterület szabadul fel, a területeket energiaerdők telepítésére, vagy energianövények termesztésére használják fel, mind munkahelyteremtő, mind megújuló energiát előállító tevékenységgel növelik a gazdaságot. Magyarország a mezőgazdaság

visszaesésével

50 000

-

1

000

000

ha

termőföldterületet

tudna

energiaültetvények termelésére hasznosítani. [1]

A biomassza energiahordozók felhasználásának okai: 

környezetvédelmi szabályozás, a globális felmelegedés és a CO2 kibocsátás csökkentése,



kisebb káros anyag kibocsátás (környezetvédelmi problémákra megoldást jelenthet),



az ország energiaszolgáltatás ellátás-biztonsági feltételeinek teljesülése (mind a lakosság, mind a gazdaság ágazati felhasználói megfizethető áron, megfelelő mennyiségű és folyamatosan rendelkezésre álló energiához juthassanak),



csökkenő importfüggőség (Magyarország az energia előállításhoz felhasznált földgáz, és kőolaj mennyiségének 75%-át importálja),



elősegíti más ásványkincsek megőrzését,



termőföld hasznosítás,



munkahelyteremtés,



Európai Uniós kötelezettségek teljesítése (az 1990-es bázis évhez képest): 

az üvegházhatású gázok kibocsátási mennyiségének 20%-os csökkentése,



az energiatermelésben 20%-os részarány elérése a megújuló energiaforrások felhasználásának,



az energiahatékonyság 20%-os növelése.

A biomassza energiahordozók hő- és villamos energia termelésre, valamint motorhajtóanyag előállításra is alkalmasak viszonylag alacsony energiasűrűségük miatt.

9

2.3 Szilárd biomasszák közvetlen hőhasznosítása Mint ahogy már korábban említésre került, hazánkban a szilárd biomasszák tüzeléséből származó hő előállítása, felhasználása az energia felhasználásban nagy jelentőséggel bír. A mező- és erdőgazdaság évente igen nagy mennyiségű mellékterméket produkál. Ezen melléktermékek energiatermelési célra is fel lehet használni. Ma, sajnos a keletkező mező- és erdőgazdasági hulladék mennyiségének 10%-át sem használják fel tüzelési/energiatermelési célra. Energiatermelésre a gabonaszalma és a fahulladék a legalkalmasabb, a kukorica- és a napraforgószár csak nehezen hasznosítható energetikai célra, de annál alkalmasabb talajerő visszapótlásra. A gyümölcsfa ültetvényeken keletkező igen nagy mennyiségű nyesedék hasznosítására alig-alig kerül sor, általában energia pazarló és környezetszennyező módon elégetik, noha aprítására és tüzelésére megfelelő berendezések állnak már rendelkezésre. „Az erdőgazdaságban az összes kitermelt faanyag 22%-a tekinthető mellékterméknek. A nettó fakitermelés 41%-a tűzifa, és az 59%-a ipari fa.” [1] Az ipari fa feldolgozása, megmunkálása során szintén nagy mennyiségű melléktermék, hulladék keletkezik, amelyet jól lehet energetikai célokra hasznosítani. A keletkező faforgácsot, fűrészport, fakérget szárítása után brikettálják, amely ezután könnyen hasznosítható. A fakitermelés melléktermékeit is csak részben hasznosítják energiatermelési célra, vagy lakossági igényeket elégítenek ki vele, vagy faaprítékként használják fel, illetve eladják. Az energetikai célú növénytermesztés irányulhat alternatív motorhajtóanyag-termelésre (alkohol, repce- metil-észter stb.), tüzelőanyag előállításra (brikett, energiaerdő, repceolaj). „A biomassza termelésének nettó hőenergia hozama a mezőgazdasági- és erdészeti melléktermékek esetében mintegy 0,3-1,3 tOE/ha között, míg az e célra létesített energiaerdők esetében 1,7-2,6 tOE/ha között változik.” [1] A növények a fotoszintézis során a napfény energiáját nagy energiatartalmú szerves vegyületek formájában kötik meg. Ezek a szerves anyagok (szacharidok) alkotják a növényi szervezetet, mely már fejlettebb élőlények számára is felhasználható, nem úgy, mint a napenergia. A növényekben raktározott tápanyag energetikai célú hasznosítását tekintve megállapítható, hogy a növénytermesztésben és az erdészetben képződő fő- és melléktermékek teljes mennyisége átalakítható valamilyen formájú energiává. Az energiatermeléshez, hőközléshez szükséges hő jelentős részét tüzelőanyagok égestése útján nyerik. Az égés a tüzelőanyagok éghető részeinek a levegő oxigénjével való gyors 10

egyesülése, amely jól észlelhető hőfejlődéssel jár. Az égés tehát oxidáció, amely során az éghető anyagok kémiailag kötött energiájának egy része hő formájában szabadul fel. A tüzelőanyagokat

legtöbb

esetben

levegővel

(légköri

nyomáson)

égetik

el,

ami

gázhalmazállapotú égéstermék és füstgáz keletkezésével jár. Az égés folyamatában a fizikai tényezők

(keverés,

levegő-hozzávezetés,

füstgáz-elvezetés,

tüzelőterek

kiképzése,

tüzelőberendezés fajták, stb.) szerepe a kémiai tényezőkkel azonos fontosságú. A tüzelőanyagoknak égési tulajdonság szempontjából éghető és nem éghető összetevőket tudunk megkülönböztetni: 

éghető részek (szén (C), hidrogén (H), kén (S), oxigén (O2))



nem éghető részek (nitrogén (N), víz (H2O), hamu).

Az egyes összetevőket a tüzelőanyag általában nem elemi állapotban, hanem különféle vegyületek formájában tartalmazza, ezért a tényleges összetétel meghatározása igen nehéz. A gyakorlatban az elemi összetétellel (tömeg- vagy térfogatszázalékban) jellemzik a tüzelőanyagokat. A szén-, hidrogén-, oxigéntartalom a tüzelőanyag égési tulajdonságai, míg a kén- és nitrogéntartalom elsősorban a korrózió és környezetszennyezés szempontjából fontos. A kén jelenléte azért nem kívánatos, mert az elégetéskor keletkező kén-oxidok a tűztérből a szabadtérbe kikerülve savas esőt eredményezhetnek, másrészt a berendezésekben erős korróziót okoznak. Hasonló hatása van a nitrogén-oxidoknak is. A nem éghető rész szervetlen vegyületei az égés után hamuként maradnak vissza. A tüzelőanyagok tüzeléstechnikai szempontból legfontosabb jellemzője az égéshő és a fűtőérték. E két jellemző meghatározásával közvetlen információt kapunk a tüzelőanyag felhasználható energiamennyiségéről. Szintén fontos jellemző a nedvességtartalom, mely közvetlenül befolyásolja a fűtőértéket. Az égés során visszamaradó éghetetlen hamu vizsgálatával pedig a tüzelőanyag kémiai összetételére tudunk következtetni. Égéshő: Egységnyi mennyiségű száraz tüzelőanyag tökéletes elégetésekor keletkező hőmennyiség, ha a tüzelőanyag kiindulási hőmérséklete, és az égéshez felhasznált levegő kezdeti hőmérséklete, valamint a keletkezett égéstermék végső hőmérséklete 20 °C, és az égéstermék víztartalma folyékony halmazállapotú. [kJ/m3; kJ/kg]

11

Fűtőérték: Egységnyi mennyiségű száraz tüzelőanyag tökéletes elégetésekor keletkező hőmennyiség, ha a tüzelőanyag kiindulási hőmérséklete, és az égéshez felhasznált levegő kezdeti hőmérséklete, valamint a keletkezett égéstermék végső hőmérséklete 20 °C, és az égéstermék víztartalma gőz halmazállapotú. [kJ/m3; kJ/kg]

Nedvességtartalom: Tüzeléstechnikai szempontból az egyik legfontosabb tulajdonság a tüzelőanyag nedvességtartalma. A tüzelőanyag fűtőértéke elsősorban a nedvességtartalom függvénye, és csak minimális mértékben (4-5%) függ a fafajtól. Négyféle nedvességtartalom van, a durva nedvességtartalom a fizikai erővel, felületi adszorpcióval tárolt nedvesség, mely természetes száradással eltávolítható. Az egyensúlyi nedvességtartalom légszáraz anyagból, 100 °C felett távozik el (pl.: kapilláris nedvesség). Az anyag analitikai nedvességtartalma, megegyezés szerinti általában 105 fokon eltávolított nedvességtartalom. A szerkezeti nedvességtartalom csak a vegyületek szétbontásával, magas hőmérsékleten távolítható el az anyagból. Laboratóriumi mérések során az analitikai nedvességtartalom kerül meghatározásra. Törekszünk a felhasználás előtt a nedvességtartalmat 20% alá csökkenteni, mert minden 5% nedvességtartalom

emelkedés

7%

teljesítmény

csökkenést

okoz.

A

20%

feletti

nedvességtartalom kátrányképződést eredményez a kazán belsejében, a nedvesség eltávolítása nagyobb mennyiségű energiát igényel, amely a fűtés helyett a víz párolgására fordítódik. Ezzel a tűztér hőmérséklete is csökken. Hamutartalom: Az égés során keletkező éghetetlen ásványi anyagok, összesült darabja a salak, a szálló por formájában távozó része a pernye. A primer hamu olyan ásványi anyag, amely már a növényben is megtalálható volt és csak különleges eljárásokkal távolítható el. A szekunder hamu a geológiai rétegmozgások következtében keveredett az energiahordozóhoz (eltávolítása például szén esetében ún. flotálással). A tercier hamu a bányászati folyamat során kerül a tüzelőanyagba. A biomassza energetikai hasznosítása során keletkező éghetetlen salak, a nagyobb teljesítményű

tüzelőberendezéseknél

speciális

üzemeltetési

gondokat

okoz.

Ez

a

tüzelőberendezés károsodásával és a nagy mennyiségben keletkező hamu elhelyezésével kapcsolatos. A hamu, a tüzelőanyag megtermelése során a talajból a biomasszába beépülő kémiai elemek jelenlétének és azok hatásának köszönhető.

12

A környezetkímélő eltüzelés szempontjából elsősorban a nitrogén-, klór- és kéntartalom a fontos, míg a tüzeléstechnikai szempontból az alkáli- és alkáliföldfémek jelenléte lényeges. A szálas takarmányok eltüzelésekor a fatüzeléshez képest nagyobb mennyiségű salak keletkezik, aminek nagyobb a nitrogén-, klór- és káliumtartalom, valamint alacsonyabb a salakolvadási hőmérséklete. Mindez megnöveli az emissziót és az üzemeltetési kiadásokat. A klór KCl formájában az anyagcsere révén kerül a környezetből a növényekbe. 750 °C –on megolvad, majd szervetlen gőzzé válik a szokásos égési hőmérsékleten. Nagy hőmérsékleten elemi klórgáz (Cl2) is keletkezhet. A pernyében és a kazán lerakódásaiban szilárd állapotú klórvegyületek találhatóak. Mérések szerint a füstgázban lévő klórvegyületek lineárisan változnak a tüzelőanyag klórtartalmával. A tüzelőanyagban lévő klór több mint a fele, a pernyében jelenik meg és csak mintegy 8% marad a kazán lerakódásaiban. A hőhasznosításra alkalmas szilárd biomasszákat az alábbiak szerint csoportosíthatjuk. 1. Hagyományos mezőgazdasági termények melléktermékei és hulladékai (szalma, kukorica csutka, kukoricaszár stb.). 2. Erdőgazdasági és fafeldolgozási hulladék (faapríték, -nyesedék, fűrészpor és az ezekből készült termékek pl.: brikett, pellet). 3. Különböző fafajok (energiaerdők: nyárfa, fűzfa, akác). 4. Magas cukortartalmú haszonnövények (pl.: cukorrépa). 5. Magas olajtartalmú növények (pl.:napraforgó, repce, szója). 6. Másodlagos (állati, vagy emberi) biomassza (trágya).

2. ábra: Szalma, kukoricaszár, kukoricacsutka

13

3. ábra: Fabrikett és fapellett 2. táblázat: Hazai mező- és erdőgazdasági melléktermék, tűzifa és szerves hulladék évi mennyisége (2007) [2] Melléktermékek

Évenként

Energetikai célra

betakarítható/Képződő

rendelkezésre áll

mennyiség, millió t/év

Millió t/év

PJ/év

Gabonaszalma

4-5,5

1,5

14,2

Kukoricaszár

7-10

3,5-5

42,2

Napraforgószál

0,7-0,9

0,3-0,4

3,1

1,3-1,4

1,0-1,2

9,8

Tűzifa

3,5-4,5

3,5-4,5

36

Erdőgazdasági fahulladék

1,1-1,4

0,6-0,7

5,8

0,5-0,6

0,4-0,5

4,3

18,1-30,2

10,8-13,8

115,4

Gyümölcsfanyesedék és szőlővenyige

Faipari, háztartási és kereskedelmi hulladék Összesen

A magas olaj-, és cukortartalmú növények hagyományos növénytermesztési technológiákkal termeszthetőek, az energiaerdők telepítése, gondozása, letermelése ettől különböző. Az energiaerdők telepítésének az a célja, hogy a lehető legrövidebb idő alatt, a lehető legkisebb költségekkel állítsanak elő jól éghető tüzelőanyagot. Magyarországon az energiaerdők telepítése szempontjából a nyár, a fűz és az akác lehet esélyes, melyek közül az akácot tekintik a legalkalmasabbnak, hiszen gyorsan nő, jól sarjadzik, kicsi a nedvességtartalma és nedvesen is jól elégethető. A hazánkban végzett

14

kísérletek eredményei igen változóak, fafajtól, vágásfordulótól függően 3,5-20 t/ha szárazanyagot kaptak. [1] Az előzőekben felsorolt hőhasznosításra alkalmas biomasszák közül egy nagyobb intézmény fűtési rendszerének korszerűsítésére a tűzifa (keményfa) valamint a tűzifa feldolgozásából, illetve az erdő- és mezőgazdasági fahulladékból készített termékek (brikett, pellet) használata nyújthatna megoldást. A fa fűtőértéke függ a víztartalmátó és a fafajtól (sűrűségtől). Minél több vizet tartalmaz a fa, a fűtőértéke annál kisebb, mivel az égési folyamat alatt a fa nedvességtartalmának elpárologtatásához is hő szükséges. 3. táblázat: Különböző fafajták fűtőértéke a nedvességtartalom függvényében Fafajta

Fűtőérték [MJ/kg]

Nyárfa (Wt= 40% m/m)

9

Nyárfa (Wt= 15% m/m)

15,12

Fűzfa (Wt= 40% m/m)

9

Fűzfa (Wt= 15% m/m)

15,15

Akácfa (Wt= 40% m/m)

11,5

Akácfa (Wt= 15% m/m)

14,76

A biotüzelőanyagok elégetése, fajtától függően előkezelést igényel, mint a darabolás (aprítás, őrlés), és a tömörítés (bálázás, pogácsázás, pelletálás). A brikettálást, valamint a pelletálást általában szárítás követi, hiszen a biotüzelőanyagok víztartalma magasabb a technológia által megköveteltnél (20% alatt kell lennie). A tömörítés megkönnyíti a mezőgazdasági és erdészeti melléktermékek szállítását, tárolását. A pellet, nagy nyomáson préselt szálas, rostos anyag, amelyet vagy saját anyaga, vagy belekevert kötőanyag tart össze, általában 10-25 mm átmérőjű tömörítvény. A brikett nagy méretre préselt takarmány, vagy valamilyen mező-, erdőgazdasági nyersanyag vagy melléktermék, általában 50 mm vagy annál nagyobb átmérőjű kör, négyszög, sokszög vagy egyéb profilú tömörítvények. Gyakran célszerű a különböző melléktermékek összekeverése a szilárdság növelése érdekében, például a szalma briketthez fűrészpor, vagy fenyőfakéreg. Brikettálni csak a 10-15% nedvességtartalmú alapanyagokat lehet, a nagyobb nedvességtartalmúak szárítást igényelnek. Nagy mennyiségű nedvesség

15

hatására szétesik, de nedvességtől elzárt helyen korlátlan ideig tárolható. Kéntartalma maximálisan 0,1-0,17%, amely a szén kéntartalmának 15-30-ad része. 4. táblázat: Különböző fafajták telepítésével kapcsolatos fontos jellemzői Fűzfa

Nyárfa

Akácfa

vízigényes, az vízigénye

magas vízkapacitásos

időszakos vízborítást is jól tűri,

állapotokat is jól tűri

a sok nedvességet nem tűri jól, az alacsony nedvességkapacitásos

száraz környezetben nem él meg talajigénye igen

jól tűri a kedvezőtlen talajigénye

tágkörben mozog,

talajviszonyakat is

a félszáraz, üde

(rekultiváció során is

megjegyzés

a laza homokos vagy vályogos talajt kedveli, amely könnyen

tápanyagban gazdag

gyakran használják) vághatósága

állapotokat kedveli

átmelegszik

talajokat kedveli

3 évente vágható

3-4 évente vágható

2-5 évente vágható

talajjavító és mézelő

egy ültetvény

egy ültetvény élettartama

növény

élettartama 20-25 év

20 év

A fenti táblázatokból kiindulva az egyik lehetséges megoldásnak tartom – a biotüzelőanyag vásárlása mellett – a fűzfa, energiafűz ültetvény létesítését, melyet a község a külterületen, a mezőgazdasági területeken, saját használatra meg is tudná valósítani. Már

meglévő

tapasztalatok

alapján

az

energiafűz

ültetvények

megvalósításának,

betakarításának és felhasználhatóságának főbb jellemzőit az alábbi összefoglalás tartalmazza. A fűzre a telepítés évében intenzív növekedés a jellemző, akár 4-5 métert is elérheti, de törzse csak a következő évben vastagodik meg (átlagos 8-12 cm). A második év végére egy jól fejlett állomány olyan sűrű lesz, hogy a napfény nehezen hatol be a fák közé, s így a további fejlődés nem garantálható. Ilyenkor már a második év végén elérjük a vágásfordulót, a betakarítást. A legelterjedtebb ikersoros technológiában a betakarítást járvaszecskázó betakarítógéppel végzik el. Ezek a gépek gond nélkül elboldogulnak akár a tíz centiméteres tőátmérővel is. A gépnek a tőről való leválasztás nem okoz problémát. A teljesítmény nagyobb hányada a leválasztott faanyag felaprítására fordítódik. A betakarításkori nedvességtartalma a fának 46-58% is lehet. A nedvességtartalom tavasszal a nedvkeringés 16

megindulásakor nő, ezért az aratást november közepe és március közepe között érdemes elvégezni. Aprítás és átmeneti tárolás után (8-12 hét), a nedvességtartalom csökken, s energetika célra felhasználható a fűz. Különböző mérési eredmények szerint a két és három éves állományokban az éves szintre vonatkoztatott nedves hozam 20 és 60 tonna/ha/év szintet is elérhet. Ez abszolút nulla víztartalomra vonatkoztatva 10 és 30 tonna/ha/év hozamot jelent. Az „Inger” fajtájú svéd fűz betakarításkori nedvességtartalma közel 55%, a nedves fűz fűtőértéke több mint 10 kJ/kg, ami nulla százalékos víztartalomra vonatkoztatva 21,0 kJ/kg égéshőt jelent. Ez a keményfákénál magasabb égéshőt takar és vetekszik egy gyenge minőségű barnaszénnel. Az égetés után visszamaradó hamutartalom 0,5-2% [6].

17

2.4 Biomassza tüzelőanyaggal működő kazánok A kazán, a hőenergia terén hasznosított berendezés, amely a tüzelőanyagban lekötött kémiai energiát felszabadítja oxidációs folyamatok révén (a tüzelőanyag elégetése során), illetve ezt a felszabadított hőenergiát egy továbbító közeggel, általában víz segítségével a szükséges helyre szállítja. A továbbító közeg más esetekben lehet nyomás alatt álló vagy atmoszferikus nyomású folyékony vagy gáz halmazállapotú közeg is. Amennyiben nem történik hőközlés a kazánban, akkor ún. elgázosító kazánról vagy gázgenerátorról beszélünk. A biomassza tüzelőberendezések legfontosabb részegységei: 

tüzelőanyag tároló,



tüzelőanyag szállító rendszer (lehet kézi adagolás is a kazánba beépített tárolóval),



tüzelőanyag és levegőadagoló rendszer,



hőcserélő (kazán),



hamu (salak) eltávolító egység,



füstgázelvezető rendszer (kémény),



szabályozó és védelmi berendezés.

Egy biomassza kazán tervezésénél, illetve meglévő típus kiválasztásánál, beépítésénél számos paraméterre kell figyelni, melyeket az alábbiakban megpróbálok összefoglalni. A biomassza tüzelésnél a hőtermelés szabályozását a tűztérbe kerülő tüzelőanyag mennyiségének a változtatásával, a levegőtényező megválasztásával tudjuk megvalósítani. A kézi adagolást számos esetben kiválthatják az adagoló rendszerek, így a rendszert csak felügyelni kell, illetve hiba esetén gyors beavatkozást tenni. A biomassza tüzelésnél a füstgázokkal szilárd részecskék (pernye, por) is távoznak a kazán tűzteréből. Leválasztásukról gondoskodni kell mind a rendszer biztonsága és épsége, mind a környezetszennyezés szempontjából. Fokozott környezetvédelmi előírások esetén nem csak ciklonok alkalmazása, hanem szűrők beépítésére is sor kerülhet. Egy modern tüzelőberendezés szabályozó rendszere lambda-szondás füstgázelemzésen alapul. A szabályozás a gyakorlatban szigorúan meghatározza a káros anyag kibocsátását és a tüzelés hatásfokát. A fatüzelésnél a levegőmennyiség beállítására is nagy figyelmet kell szentelni a primer- és szekunder

levegő

arányának,

mennyiségének

meghatározásával.

A

szabályozás

18

vezérlőszerkezetének minél több mért paraméterről kell információt kapnia (pl.: a füstgáz CO, CO2, NOx és egyéb oxidálható anyag tartalma, stb.). A kazán működése során az egyik fő paraméter a teljesítmény és égéstér kialakítása mellett a keringető víz térfogatáramának, az elmenő- és visszatérő hőmérsékletének fokozatos figyelése a teljesítményszabályozás miatt. A kazán és a fűtési rendszer beállításai mellett nagyon fontos figyelni a tüzelőanyag minőségi jellemzőire (lásd.: 2.3 fejezet).

19

3 A település és az iskola Az alábbiakban röviden bemutatom a vizsgálataim tárgyát képező iskolát és az annak otthont adó települést, Kistokajt.

3.1 Kistokaj község Kistokaj első írásos említése egy, 1256-ban elkészült oklevélből ismeretes. Neve török eredetű jövevényszó, amely folyó menti erdőt jelent. Az első népszámlálást 1787-ben tartották, s ekkor ötszázan lakták a községet. A „Kis”- előtag a megkülönböztetést szolgálja, a másik, Tisza-Bodrog összefolyásánál fekvő híres Tokajtól.

4. ábra: Kistokaj látképe [4]

Magyarország észak-keleti részén az Észak-Magyarországi régióban, s azon belül is BorsodAbaúj-Zemplén megyében található Kistokaj község. A település a Miskolci Kistérséghez tartozik, s több mint 2000 fő lakóhelye. A község jelenlegi területe 9,76 km2, s a szomszédos települések, Mályi és Sajópetri felé folyamatosan bővül az ide költözők építkezési, 20

házvásárlási kedvének köszönhetően. Kistokaj a megyeszékhely – Miskolc város – közelében lévő fejlődő, lélekszámban is gyarapodó, biztonságos település. A város közelsége mellett a közlekedési lehetőségek is a település fejlődését szolgálják, úgymint a megépült M 30-as autópálya, mely a települést keletről és az M 3-as főútvonal, mely nyugatról öleli át. Kistokaj megőrizte falusias közvetlenségét, ugyanakkor az új lakórészek kialakulásával kertvárosi jellege folyamatosan erősödik. A településen általános művelődési központhoz tartozó általános iskola, napközi otthonos óvoda és bölcsőde is működik, mely segíti az itt élő családokat a gyermeknevelésben. Ezen épületek valamint a sportpálya s játszótér a megrendezésre kerülő rendezvényeknek adnak helyszínt. A településen egy 11,9 ha nagyságú bányató található, mely körül víkend övezet épület ki, s horgászni, kikapcsolódni vágyók kedvenc helye. A lakóközösség szerencsés összetételének következményeként szívesen választják a községet lakóhelyül. Míg a magyarországi kisebb falvakra általában az elnéptelenedés jellemző, addig Kistokajra a folyamatos fejlődés és növekedés. Egyre többen költöznek ide a közeli nagyvárosból, hiszen a nyugodt, békés, rendezett vidéki környezet mindenki számára vonzó.

5. ábra: Kistokaj [5]

21

3.2 Az általános iskola bemutatása 1989-től működik a településen nyolcosztályos általános iskola, ezt megelőzően csak négyosztályos volt, s a felső tagozatosok Miskolc-Szirmára jártak iskolába. Az Önkormányzat 2005-ben létrehozta az Általános Művelődési Központot, amely magában foglalja az Általános Iskolát, a Művelődési Házat és a Könyvtárat. Ezen intézmények közös irányítás alá kerültek, a művelődési házban ünnepségek, rendezvények kerültek megtartásra, a könyvtár pedig a mai napig a tanulóknak, olvasni vágyóknak nyújt kellemes kikapcsolódási lehetőséget. Az Általános Iskola működését a hagyományos értékek megőrzése mellett korszerű oktató-nevelő munka jellemzi. A nyolc tantermes iskolában minden tárgyi feltétel adott. A tantermekben a szükséges taneszközök, korszerű számítógépek, szemléltető eszközök megtalálhatóak, ezen felül nyolc teremből ötben interaktív tábla, projektor is segíti a tanítást, és tanulást. A szünetekben a gyerekek kikapcsolódását segíti a termekben elhelyezett játszószőnyegen fellelhető játékok sora (társasjáték, kártyák stb.). A 2006/2007-es tanévtől kezdődően – uniós pályázat eredményeképpen – bevezetésre került a kompetencia-alapú oktatás, ami a mai gyerekeknek az egyik leginkább megfelelő, korszerű oktatási forma lehet. A kötelező tanórákon kívül délutánonként számtalan foglalkozás közül választhatnak a tanulók, ilyen az íjászat, a kézilabda, a néptánc, az énekkar és a furulya szakkör. Az iskola épülete nemcsak a tanórák idejében, hanem a hétköznapok délutánjain is foglalt.

22

6. ábra: Általános Iskola Kistokaj Az Általános Művelődési Központ Kistokaj Általános Iskola egy 1986-87-ben épült, hagyományos típusú épület. Falai B30-as üreges égetett blokktéglából készültek, melyeket falazóhabarccsal illesztettek össze. Az iskola „L” alakú, egy főépületből és egy mellékszárnyból áll. A belső udvar felé nyúló szárnyát/részét később építették a meglévő épülethez. A két részét egy folyosó köti össze. A kisebb épületrészben a földszinten egy könyvtár, és egy ének-tanterem, az emeleten egy tanterem található. Az épület kétszintes, földszint és emelet, melyet egy lépcsőház köt össze a bejárat feletti részen. Összesen 808 m2 alapterületű az intézmény. Az iskola alatt pince nem található, 80 cm, C 8-32/KK minőségű beton alapzata van. A tetőtér nincs beépítve, nem tölt be az iskola életében funkciót, az épületen sátortető található, a tetőszerkezetet cserép borítja. Az iskola földszintjén egy tanterem, egy ebédlő - amely délelőtt tanteremként üzemel s mindennap déltől ebédlővé rendezik be -, egy számítástechnikai terem, a konyha, a hozzá tartozó öltöző és raktár, és egy 2,8 m széles, közel 22 méter hosszú folyosó található, mely a tornateremhez vezet. Ebben az épületrészben a tornaterem mellett, 2 db öltöző zuhanyzó résszel, 2 db mosdó és egy szertár került még kialakításra. Az iskola emeletén található az igazgatói iroda, a tanári szoba, 5 db tanterem, egy szertár és 2 db mosdó. Az iskola két szintjét egy lépcsőház köti össze. Az iskola főépületének alaprajza

23

szintenként valamint a két mellékszárny alaprajzai szintenként a 7.1.2-7.1.7 számú mellékletekként kerülnek csatolásra. 3.2.1 A fűtési rendszer ismertetése Az iskola fűtési rendszerét jelenleg gázkazánokkal működtetik. A gázkazán zárt égésterű, a füstgáz elvezetése egy, az épületen kívül megépített kéményen keresztül történik meg. A gázok elégetésének hatásfokát növeli a földgáz- és a levegőmennyiségének szabályozottsága. Az épület legtöbb helyiségében - kivéve a folyosók – radiátorok vannak elhelyezve.

7. ábra: Az iskola tantermeiben található fűtőtestek (radiátorok)

8. ábra: Kazánház bejárata 24

Az általános iskola fűtését két darab egyenként 116 kW-os teljesítményű, HŐTERM 100-ES típusú kazán biztosítja.

9. ábra: A kazánházban található 1. számú gázkazán A kazánházban a kazánok a földön, állítva vannak elhelyezve. A földgáz átlag fűtőértéke, amely értékkel a szolgáltatók is számolnak: 34,2 MJ/m3. Az iskola fűtésére átlagosan havonta közel 3000 m3 földgáz fordítódik, amely az iskola költségvetésében havonta átlagban 400.000 forint kiadást jelent. Az iskola fűtési rendszerének a földgáz helyett biomassza tüzelőanyaggal történő megvalósítására, az épület energetikai jellemzésére, annak javítására szeretnék a szakdolgozatomban javaslatokat tenni. A korábbi fejezetekben megismert biomasszák közül az iskola tervezett fűtési rendszeréhez választásom a fásszárú biomasszákra esett.

25

4 Épületenergetikai számítások az iskolára vonatkozóan A szükséges éves hőenergia igényt, fűtési igényt meghatározó számításokat elsőször az iskola épületének jelenlegi állapotára számoltam ki. Ezt követően a falakat 10 cm nikecell szigetléssel, az ablakokat új, alacsony hőátbocsátási tényezőjűekre cserélve, mint egy új, javított energetikai jellemzőkkel rendelkező, korszerűsítés utáni állapotra végeztem el a számításokat.

4.1 Jelenlegi állapot Épület energetikai jellemzője Az oktatási épületek összesített energetikai jellemzőjének megengedett legnagyobb értéke a következő összefüggéssel számítandó, ha

A*/V < 0,3

Ep= 90 (kWh/m2a)

ha

0,3 < A*/V < 1,3

Ep=164 (A*/V) +40,8 = (kWh/m2a)

ha

1,3 < A*/V

Ep= 254 (kWh/m2a)

,ahol az Ep az összesített energetikai jellemző határértékét, az A/V az épület külső felületének, és összes térfogatának hányadosát jelenti. A fenti összefüggéssel megadott értékek a következő ábráról is leolvashatók.

10. ábra: Összesített energetikai jellemző [11] 26

Az iskola alapterülete (A) = 808,0 m2 Az iskolát határoló összes falfelület (A*) = 1 958,2 m2 Az összes fűtött térfogat (V) = 4 845,1 m3 Ezekből az értékekből adódik, hogy az iskola épületének energetikai jellemzője: A*/V = 1 958,2/4 845,1 = 0,4042 m2/m3 Tehát az általános iskola energetikai jellemzőinek követelményértéke (viszonyítási alap): Ep= 164 (A*/V) + 40,8 =107,089 kWh/m2a

Az oktatási épület nyári túlmelegedésével nem kell számolni, mert az iskola ablakain függöny illetve sötétítő került elhelyezésre. Fajlagos hővezetési tényező meghatározása A fajlagos hőveszteségtényező a transzmissziós hőáramok és a fűtési idény átlagos feltételei mellett kialakuló (passzív) sugárzási hőnyereség hasznosított hányadának algebrai összege egységnyi belső – külső hőmérsékletkülönbségre és egységnyi fűtött térfogatra vetítve. Egyszerűsített módszerrel: q=[Σ(Ai*Ui) + Σ (ψi*li)-(Qsd/72)] /V [W/m3K] Az összefüggés jobb oldalán a második szorzatösszegben a lábazatok, talajjal érintkező padlók, pincefalak vonalmenti veszteségei szerepelnek, a hőhidak hatását és a külső hőmérséklettől eltérő túloldali hőmérsékletet a korrigált hőátbocsátási tényező fejezi ki. 

Indirekt-, direkt sugárzási tényező (Qsd)

A TNM rendelet szerint az egyszerűsített számítási módszer esetén elhanyagolhatóak ezen sugárzási tényezők, vagy az északi tájolásra vonatkozó sugárzási energiahozammal számíthatóak. Esetünkben az indirekt sugárzási tényező (Qisd) elhanyagolható, a direkt sugárzási tényező (Qsd) 30 909 kWh/a értékre adódik, mely az északi tájolásra vonatkozó sugárzási energiahozamot adja. 

UR: hőhidak hatását kifejező szorzóval korrigált („eredő”) hőátbocsátási tényező

A hőhídveszteségeket egyszerűsített számítási eljárásnál az 27

UR=U(1+ χ ) egyenlet szerint lehet figyelembe venni. A χ korrekciós tényező értékeit a szerkezet típusa és a határolás tagoltsága függvényében az alábbi táblázat tartalmazza. 5. táblázat: A hőhidak hatását kifejező korrekciós tényező [11] A hőhidak hatását kifejtő

Határoló szerkezetek külső

oldali,

korrekciós tényező, χ vagy

szerkezeten

megszakítatlan hőszigeteléssel

Külső

belüli gyengén hőhidas közepesen hőhidas

0,15 0,20

erősen hőhidas gyengén hőhidas

0,30 0,25

közepesen hőhidas erősen hőhidas

0,30 0,40

gyengén hőhidas

0,10

közepesen hőhidas erősen hőhidas

0,15 0,20

gyengén hőhidas közepesen hőhidas

0,10 0,15

erősen hőhidas Padlásfödémek

0,20 0,10

Árkádfödémek

0,10

falak egyéb külső falak

Lapostetők

Beépített tetőteret határoló szerkezetek

Pincefödémek

szerkezeten belüli hőszigeteléssel alsó oldali hőszigeteléssel

Fűtött és fűtetlen terek közötti falak, fűtött pincetereket határoló, külső oldalon

0,20 0,10 0,05

hőszigetelt falak



Ablakok felülete:

Az ablakok mérete és elhelyezkedése: Az északi oldalon

17,8 m2

A keleti oldalon

69,4 m2

A nyugati oldalon

76,8 m2

A déli oldalon

42,1 m2

Az összes ablak felület

206,1 m2



Ajtók felülete:

Az ajtók mérete és elhelyezkedése: Az északi oldalon

10,9 m2 28

A keleti oldalon

-

A nyugati oldalon

5,9 m2

A déli oldalon

5,8 m2

Az összes ablak felület

22,6 m2

Ezen adatokból a tömör fal felülete a következőképpen adódik: 1729,5 m2 

K (padló) = 264,1 m; az iskola alapkerülete

6. táblázat: Táblázatos összefoglalása a számított értékeknek Mennyiségek

Mennyiségek értékei:

Belmagasság (bm)

12 m

Nettó fűtött alapterület (AN)

1 448,9 m2

Külső homlokzat területe (Ahoml)

1 958,2 m2

Tömör fal felület (Afal)

1 729,5 m2

Ajtó felület (Aajtó)

22,6 m2

Ablak felület (Aablak)

206,1 m2

A padló kerülete (Kpadló)

264,1 m

A fűtött térfogat (V)

4 845,1 m3

7. táblázat: Hőátadási paraméterek értékeinek összefoglalása Mennyiségek A tömör fal hőátbocsátási tényezője (Ufal), amely Porothon B 30-as

Mennyiségek értékei: 1,376 W/(m2K)

tégla, s nincs rajta szigetelés Az ajtó hőátbocsátási tényezője (Uajtó), fa kerettel, külső árnyékoló

3,8 W/(m2K)

szerkezet nélkül, >50% üvegezési aránnyal rendelkezik Az ajtó hőátbocsátási tényezője (Uajtó), fém kerettel, külső

4,0 W/(m2K)

árnyékoló szerkezet nélkül, üvegezés nélkül Az ablak hőátbocsátási tényezője (Uablak),

3,5 W/(m2K)

A padlásfödém hőátbocsátási tényezője (Uföd)

1,65 W/(m2K)

Talajon fekvő padló a kerület mentén 1,5 m széles sávban

0,5 W/(m2K)

A padló vonalmenti hőátbocsátási tényezője (Ψ)

1,05 (W/ mK)

Hőhíd hatását kifejező korrekciós tényező (χ) padlásfödém esetén

0,1

Padlás hőátbocsátási tényezőjéhez szükséges korrekciós tényező (k)

0,9 29

A fajlagos hőveszteségi tényező értéke: q = [Σ(Ai*Ui) + Σ (ψi*li)-(Qsd/72)] /V = (2 345,5 - 30 909/72) / 4 845,1 = 0,395 W/m3K

Használati melegvíz nettó éves hőenergia igénye A rendelet az oktatási intézmény melegvíz-ellátás nettó éves hőenergia igényét 7 kWh/m2év fajlagos értékben állapítja meg, amely a nettó fűtött falfelület értékével megszorozva 10 142 kWh/a mennyiséget jelent. Ezt az értéket a kombinált ciklusú kazánoknál figyelembe kell venni. A fűtés mellett a használati melegvíz előállításához ennyivel nagyobb teljesítményű kazánt kell választani.

Világítás nettó éves energia igénye A rendeletben megadott összefüggések alapján az épület éves nettó világításra fordított energiaigénye 17 387 kWh/a értékre adódott. A fűtés éves nettó hőenergia igénye (QF) A fajlagos primer energia igény meghatározásához a fűtés éves nettó hőenergia igényét (Q F) kell kiszámítani, melyhez a következő képlet alkalmazható. Az egyszerűsített számítási módszer alkalmazásnál nem kell kiszámolni a hőhídfokot, valamint a tényleges, épülettől függő fűtési idény hosszát. QF= 72(Vq+0,35 Vinf,F)σ-4,4ANqb [kWh/a] ahol a „72”: hőfogyasztás számításnál az órafokban kifejezett konvekcionális (12°C határhőmérséklethez, azaz 8 K egyensúlyi hőmérséklet-különbséghez tartozó) hőhídfok értékének ezredrésze (W/kW); „4,4”: a konvekcionális fűtési idény órában mért hosszának ezredrésze (W/kW); „0,35”: szellőzési hőveszteség számításnál a levegő sűrűségének, fajhőjének és mértékegység átváltásához szükséges tényezők szorzata. A 7/2006. (V.24.) „az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról” szóló TNM rendelet 3. mellékletében megadott, oktatási célú épületre vonatkozó értékek: A belső hőterhelés fajlagos értéke és az állandó (a számítás megkönnyítésére) leszabályozott fűtési üzem hatását kifejező csökkentő tényező az épület rendeltetésétől függő adat. 

Fűtéssel felmelegítendő levegő térfogatáram:

Vinf,F= 4360,6 m3/h 30



Állandó üzem korrekciós tényezője:

σ=1



Belső hőnyereség átlagos értéke:

qb= 9 (W/m2)

QF= 190 306,4616 kWh/a = 190,31 MWh/a A fűtés éves fajlagos nettó hőenergia igénye A kiszámolt éves nettó hőenergia igény négyzetméterre vetített értéke. qf= QF/AN [kWh/m2a] qf= 190 306,4616/1 448,9 = 131,345 kWh/m2a 8. táblázat: A fűtött téren kívül elhelyezett kazánok teljesítménytényezői Ck és segédenergia igénye qk,v [11] Teljesítménytényezők Ck [-] Alapterület AN

Állandó

Alacsony

Kondenzációs

Segédenergia qk

[m2]

hőmérsékletű

hőmérsékletű

kazán

kazán

kazán

100

1,38

1,14

1,05

0,79

150

1,33

1,13

1,05

0,66

200

1,30

1,12

1,04

0,58

300

1,27

1,12

1,04

0,48

500

1,23

1,11

1,03

0,38

750

1,21

1,10

1,03

0,31

1000

1,20

1,10

1,02

0,27

1500

1,18

1,09

1,02

0,23

2500

1,16

1,09

1,02

0,18

5000

1,14

1,08

1,01

0,13

10000

1,13

1,08

1,01

0,09

v

[kWh/m2a]

Az iskola nettó fűtési-, és melegvíz-előállítási hőenergia igénye 200 448,4616 kWh/a, melyet állandó hőmérsékletű kazán esetén 1,20-as szorzóval kell figyelembe venni. Így az összes hőenergia igény 240 538,1539 kWh éves szinten.

31

4.2 Korszerűsítés utáni állapot Az elsődleges cél, az épület hőtároló képességének javítása, melyhez legjobban a külső falazat szigetelése, valamint a nyílászárok cseréje járulhat hozzá. A szigetelés az épület megóvását is elősegíti, csökkenti a falszerkezet termikus igénybevételét. A nagy melegben (nyáron) a falak külső oldalai domborúvá válnak, télen a hidegtől homorúvá válnak, ezek a mozgások fárasztják a falszerkezet anyagait. A szigetelés csökkenti ezen mozgások mértékét és mennyiségét, valamint a párakondenzációs veszélyt is, ami az épületek belső penészedésének, gombásodásának megszűnését jelentheti. Ezek mellett az egyik legfontosabb szempont, hogy a megfelelő szigetelés rendkívüli mértékben csökkenti a fűtési költségeket. A polisztirol hőszigetelés alkalmazásával a falazat hőszigetelő képessége akár 40-70%-kal is nőhet. Ez közvetetten a környezetvédelemre is kihat, hiszen ha kevesebbet kell fűteni a jó hőszigetelés miatt, a csökkenő tüzelőanyag mennyiségével kisebb a füstgáz kibocsátás mértéke. Ez a folyamat egy épületnél sem elenyésző. Az iskola épületére képzeletben a hazánkban is széles körben alkalmazott 10 cm-es Nikecell (EPS) 100 szigetelést tettem, az ablakokat korszerű Veka 5 légkamrás műanyag nyílászárókra, az ajtókat korszerű, s alacsony hőátbocsátási tényezőjűekre cseréltem. Ezután ismételten elvégeztem a számításokat, az épület energetikai jellemzéséhez.

11. ábra: 10 cm-es Nikecell (EPS) 100 A Nikecell EPS 100 fokozottan terhelhető, lépésálló polisztirolhab, amely hővezetési tényezője 0,038 W/mk. A szigetelő lemez páradiffúziós ellenállási száma 30-70 közötti érték. Nyomószilárdsága 10% összenyomódásnál 100 kPa. Az E tűzvédelmi osztályba sorolt anyag. 32

12. ábra: Veka 5 légkamrás műanyag nyílászáró [18] A Veka 5 légkamrás széltömítéses profilrendszer közepes léghanggátlású (35dB), nagy légzárású (L1), különlegeses szélállású (Sz1) valamint nagy vízzárású (V1) jellemzőkkel rendelkezik. Fokozott hőszigetelésű, hőátbocsátási tényezője 1,0 W/m2k. A beépíteni kívánt ablak légréseiben levegő van, az alapüvegezés kettős, rejtett szürke gumitömítéssel kapcsolódik a műanyag tokban lévő horganyzott acélmerevítéshez.

13. ábra: A hátsó épületszárnyba beépített bejárati, kétszárnyú ajtó

33

A jelenlegi főbejárati ajtó (lásd.: 6. ábra) fa borítású, nagy üvegfelülettel, aminek résein a szél könnyen át tud fújni, nem megfelelő szélállású. Az új nagy üveg felületű, megfelelő (L1) légzárású ajtó, azonos minőségű, mint az iskola harmadik, újépítésű részében beépített ajtók. A belső udvarról nyílik a hátsó bejárat. Épület energetikai jellemzője Ep= 164 (A*/V) + 40,8 =107,089 kWh/m2a

Az oktatási épület nyári túlmelegedésével nem kell számolni, mert az iskola ablakain függöny illetve sötétítő került elhelyezésre. Fajlagos hővezetési tényező meghatározása A fajlagos hőveszteségtényező a transzmissziós hőáramok és a fűtési idény átlagos feltételei mellett kialakuló (passzív) sugárzási hőnyereség hasznosított hányadának algebrai összege egységnyi belső – külső hőmérsékletkülönbségre és egységnyi fűtött térfogatra vetítve. Egyszerűsített módszerrel: q=[Σ(Ai*Ui) + Σ (ψi*li)-(Qsd/72)] /V [W/m3K] A számításnál használt értékeknek nem változnak, a fűtött épület fizikai paraméterei azonosak, a beépítendő Veka 5 légkamrás ablakok az épületre vetített üvegezett felülete megegyezik a jelenlegi ablakok üvegezett felületrészével. A kazánház ajtaja helyére üvegezés nélküli Bonn tele ajtó kerül beépítésre, a főbejárati nagy üvegfelületű ajtó helyére, azzal azonos mértékű és nagyságú korszerű ajtó kerül beépítésre. A korszerűsítés után a számításoknál az új elemek kisebb hővezetési tényezővel szerepelnek, tulajdonságukból adódóan. Az indirekt sugárzási tényezővel (Qisd) az iskola épületének energetika jellemzése során nem kell számolni.

A direkt sugárzási tényező (Qsd) 30 909 kWh/a helyett, a nyílászárók

cseréjével 11 480,5 kWh/a értékre adódik, mely az északi tájolásra vonatkozó sugárzási energiahozamot, hőnyereséget adja a csökkentett hőátbocsátási tényezőkből adódóan.

Az összes ablak felület =

206,1 m2

Az összes ajtó felület =

22,6 m2

34

Ezen adatokból a tömör falfelülete a következőképpen adódik: A külső homlokzat felülete – (ablakok felületet + ajtók felülete), ami a következőképpen adódik, 1958,2 m2- (206,1 m2+ 22,6 m2) = 1729,5 m2

9. táblázat: A számított értékek összefoglalása Mennyiségek

Mennyiségek értékei:

Belmagasság (bm)

12 m

Nettó fűtött alapterület (AN)

1 448,9 m2

Külső homlokzat területe (Ahoml)

1 958,2 m2

Tömör fal felület (Afal)

1 729,5 m2

Ajtó felület (Aajtó)

22,6 m2

Ablak felület (Aablak)

206,1 m2

A padló kerülete (Kpadló)

264,1 m

A fűtött térfogat (V)

4 845,1 m3

10. táblázat: Hőátadási paraméterek Mennyiségek A tömör fal hőátbocsátási tényezője (Ufal), amely Porothon B 30-as tégla, 10 cm-es Nikecell (EPS) 100 szigeteléssel Az ajtó hőátbocsátási tényezője (Uajtó), külső árnyékoló szerkezet nélkül, >50% üvegezési aránnyal rendelkezik

Mennyiségek értékei: 0,41 W/(m2K) 1,9 W/(m2K)

Műanyag ajtó hőátbocsátási tényezője (Uajtó), üvegezés nélkül

1,8 W/(m2K)

Veka 5 légkamrás műanyag ablak hőátbocsátási tényezője (Uablak),

1,0 W/(m2K)

A padlásfödém hőátbocsátási tényezője (Uföd)

1,65 W/(m2K)

Talajon fekvő padló a kerület mentén 1,5 m széles sávban

0,5 W/(m2K)

A padló vonalmenti hőátbocsátási tényezője (Ψ)

1,05 (W/ mK)

Hőhíd hatását kifejező korrekciós tényező (χ) padlásfödém esetén

0,1

Padlás hőátbocsátási tényezőjéhez szükséges korrekciós tényező (k)

0,9

A fajlagos hőveszteségi tényező értéke: q = [Σ(Ai*Ui) + Σ (ψi*li)-(Qsd/72)] /V = (901,297 – 11 480,5/72) / 4 845,1 = 0,1531 W/m3K

35

A fűtés éves nettó hőenergia igénye (QF) A fajlagos primer energia igény meghatározásához a fűtés éves nettó hőenergia igényét (Q F) kell kiszámítani, melyhez a következő képlet alkalmazható. QF= 72(Vq+0,35Vinf,F)σ-4,4ANqb [kWh/a] QF= 108 012,2695 kWh/a = 108,012 MWh/a A fűtés éves fajlagos nettó hőenergia igénye A kiszámolt éves nettó hőenergia igény négyzetméterre vetített értéke. qf= QF/AN [kWh/m2a] qf= 108 012,2695/1 448,9 = 74,5478 kWh/m2a Az iskola nettó fűtési-, és melegvíz-előállítási hőenergia igénye 118 154,2695 kWh/a, melyet állandó hőmérsékletű kazán esetén 1,20-as szorzóval kell figyelembe venni. Így az összes hőenergia igény 141 785,1234 kWh éves szinten.

Az iskola falainak 10 cm-es Nikecell (EPS) 100-as polisztirol szigetelése, valamint a nyílászárók cseréje után az iskolaépület összes éves nettó hőigénye 98,753 MWh/a mennyiséggel, 41,055%-al csökkent. Ha csak az iskola épületének fűtésére felhasználandó éves nettó hőigényét vesszük figyelembe, a szigeteléssel ez az érték 43,245%-al csökkenthető.

36

4.3 Földgáz felhasználás 4.3.1 Jelenlegi állapot A földgáz legjellemzőbb, átlagosnak tekintett összetétele a következő: 

97 %-ban tartalmaz metánt (CH4);



0,919 %-ban tartalmaz etánt (C2H6);



0,363 %-ban tartalmaz propánt (C3H8);



0,162 %-ban tartalmaz butánt (C4H10);



0,527 %-ban tartalmaz szén-dioxidot (CO2);



0,08 %-ban tartalmaz oxigént (O2);



0,936 %-ban tartalmaz nitrogént (N2);



0,013%-ban nemesgázokat, nyomelemként (arzén, hélium, neon xenon).

A nemesgáztartalom elhanyagolhatóan kicsi, így a földgáz jellemző összetételénél a többi alkotót veszem figyelembe, a fent említett mennyiségek szerint. 1 m3 földgáz átlagos fűtőértéke: A földgáz fűtőértéke az éghető alkotóinak térfogatarányban vett fűtőértékeinek összege. Hu (fűtőérték) = 97/100×Hu(metán) + 0,919/100× Hu(etán) + 0,363/100× Hu(propán) + 0,162/100× Hu(bután) = = 0,97× 35 797 kJ/m3 + 0,00919× 64 315 kJ/m3 +0,00363 ×93 575 kJ/m3 + 0,00162 × 123 552 kJ/m3 = 35 674,156 kJ/m3 = 35,674 MJ/m3

Azért, hogy a számítások közel álljanak a valósághoz, nem az átlagos összetételre meghatározott fűtőértéket használtam, hanem a TIGÁZ-DSO Földgázelosztó Kft. honlapján leírtakból, 34 MJ/m3 fűtőértéket vettem alapul a számítások elvégzéséhez. „ A földgáz fűtőértéke a Tigáz-DSO Kft, elosztási területén átlagosan 34-34,1 MJ/m3. Ha a gázszámlán 34 MJ/m³ közeli érték van feltüntetve, akkor a földgáz minősége "átlagosnak" mondható. A szolgáltatott földgáz fűtőértéke azonban a szabványban (MSZ 1648 szabvány) meghatározottak szerint a 34 MJ/m³ –től, ±5%-al eltérhet, ami azt jelenti, hogy a fűtőértéknek 32,3…35,7 MJ/m³ közötti értéktartományban kell lennie. A fűtőérték állandó értéken tartására, vagy annak megváltoztatására a földgázelosztónak nincs lehetősége, sem szándéka. A szolgáltatott földgáz összetételének folyamatos elemzését az átadási pontokon a FGSZ Földgázszállító Zrt. végzi, a földgázelosztó ezt a folyamatot csak ellenőrzi. 37

Tehát a szolgáltatott gáz minősége az elosztó rendszerbetáplálási pontjain már adott. A fogyasztók jellemző fűtőértéke úgynevezett "fűtőérték övezetenként” kerül megállapításra annak megfelelően, hogy mely betáplálási ponthoz tartozik az adott fogyasztó.” [13]

Éves földgáz felhasználás: Az éves nettó hőenergiaigény 240 538,1539 kWh/a, amely 865 937,354 MJ/a energiát jelent. Ezek alapján az éves földgáz fogyasztás (865 937,354 MJ/a / 34 MJ/m3) 25 468,75 m3.

4.3.2 Korszerűsítés utáni állapot Éves földgáz felhasználás: A TIGÁZ-DSO Földgázelosztó Kft. által leírtak alapján a földgáz fűtőértéke nagy mértékben nem változik, a megadott területi elosztásokon, továbbra is 34 MJ/m3 fűtőértékkel számoltam. Az iskola szigetelés utáni éves nettó hőenergia igénye 141 785,1234 kWh/a, amely 510 426,442 MJ/a energiát jelent. Ezek alapján az éves földgáz fogyasztás (510 426,442 MJ/a / 34 MJ/m3) 15 012,5 m3. Ez megfelel a hőenergia igény százalékos csökkenésének, vagyis minimum 41%-al kevesebb gázfogyasztást jelent. Megtérülési idő [év]: A Nikecell (EPS) 100-as polisztirol szigetelés 1 m2-re vetített ára, eladónként, kereskedésenként változó érték. A következő három kereskedő árából készítettem átlag értéket, amelyet a számításokhoz felhasználtam. 

Hőterminator Kft. honlapján

1765 Ft/m2



mestervagyok.hu internetes oldalon

1780 Ft/m2



goldhoszigeteles.hu internetes oldalon

1850 Ft/m2

Ezekből az értékekből átlagosan 1798 Ft-ba kerül a Nikecell (EPS) 100-as szigetelőanyag 10 cm-es változatának 1 m2-re. A szükséges ragasztóanyag 25 kg-os kiszerelésekben kapható, melyből 1,3-1,5 kg szükséges 1 m2 szigetelőanyag falra történő felhelyezéséhez. A ragasztó árának meghatározásához a következő árajánlatokat vettem figyelembe. 

Depo.hu internetes oldalon a materplast ragasztó (25 kg) ára 1290 Ft.



A Tivadar Kft. által gyártott mapetherm ragasztó (25 kg) 1590 Ft-ba kerül. 38



Az otthondepo.hu internetes oldalon meghirdetett LB - knaufkleber ragasztó 25 kg-os kivitelben 1490Ft-ba került.

Ezekből az értékekből a szigeteléshez szükséges ragasztó mennyiség ára 90,92 Ft/m 2-re adódott. A Nikecell felrakásához használt tárcsás műanyag dübel, műanyag beütő szeggel 25-37 Ft/db áron kerülnek értékesítésre, így a számításokhoz a köztes értéket 31 Ft-tal számoltam darabonként. A fedéshez szükséges üvegszövetháló átlag árát a következő eladók által kínál árakból számoltam. 

A Kőházy Festék áruház oldalán 10 m2 1869 Ft-ba került.



A KBL Hungáris Építőanyag kis- és nagykereskedés honlapján 6985 Ft/50 m2-es áron megvásárolható.



A Thermomaster Kft internetes oldalán 155 Ft volt m2-e a z üvegszövethálónak.

Ezekből az ajánlatokból 160,5 Ft/m2 átlag ár jött ki. A végső lépése a szigetelésnek a vakolat felvitele, amely egységárának kiszámításához az alábbi három értékesítő által meghatározott árat használtam fel. 

A terranovavakolat.hu internetes oldalon a weber.pas vékonyvakolat 30 kg-os kivitelben 3505 Ft-ba kerül, melyből 2,5-3 kg szükséges 1 m2 felületre.



A Bau-Style Kft. oldalán a 25 kg-os fehér vakolat ára 6315 Ft, melyből 2,5 kg szükséges 1 m2 felületre.



A KI-Építőanyag Kereskedelmi Kft. által árusított 40 kg-os vakolat 1590 Ft-ba kerül, amiből 14 kg kell 1 m2 falfelületre.

Így 1 m2 falfelületre szükséges vakolatmennyiség átlag egységára 513 Ft. A rendszer elkészítéséhez a Landenberger Kft 2400 Ft/m2, az LRT Hungray Bt. 2400 Ft/m2, a Stabil Építő Kft. 2800 Ft/m2-es árat kínál a munkadíj meghatározásához saját honlapján. A szigetelőanyag rendszer épületre történő felhelyezésének munkadíja 2533 Ft/m2-re adódik. Az iskola épületének 1 m2 felületéhez szükséges szigetelőanyag rendszer (a szükséges ragasztó mennyisége, a 10 cm-es Nikecell (EPS) 100 szigetelő, 4 db műanyag dübel, a 39

ráterítendő üvegszövetháló és a vakolat mennyisége), valamint a munkadíj ára 5 219,42 Ft-ba kerül. Az iskola teljes épületére vonatkoztatva a szigetelés ára 9 026 987 Ft. Az iskola épületén lévő fakeretes nyílászárók cseréje, új, műanyag keretes, alacsony hőátbocsátási tényezőjű (1 W/m2K), dupla üveges 1,5×1,2 m-es bukó-nyíló ablakok esetén 80 db × 36 000 Ft-ba kerül. Kevesebb nyílászárót kell cserélni, mint amekkora az ablakok összes mérete az épületen, mert az iskola 3. szárnyépületének építésekor a beépítésre kerül nyílászárók már ilyen paraméterekkel rendelkeznek. Ez az egységre vetített érték szintén több bolt illetve kereskedő által közölt árakból képzett átlagot takarja. A teljes költség munkadíjjal együtt 3 744 000 Ft-ra jön ki. Az épületen található két darab fa keretes, huzatos ajtó helyett a 2 darab 5 légkamrás 190×240-es méretű, korszerű bejárati ajtó ára 2 × 160 000 Ft, a konyharészhez kapcsolódó hátsó bejárati üvegezés nélküli, tömör faajtó, helyére kerülő műanyag, szintén üvegezés nélküli bejárati ajtó 1× 90 000 Ft-ba kerül. A munkadíjjal összese az ajtók cseréje 492 000 Ft költséget ad ki. A megtérülési idő (év) nem más, mint a szigetelésre befektetett pénzmennyiség (Ft) és az időszakra számított fűtőanyag csökkenésből származó megtérülő pénzmennyiség (Ft) hányadosa. A szigetelésre fordított pénzmennyiség a külső tömör falfelület 1729,5 m2 és a szigetelés egységnyi felületre vett értékének szorzata, amely 9 026 987 Ft-ot jelent. Ehhez hozzáadódik a nyílászárókra fordítandó 4 236 000 Ft. Az összes kiadás 13 262 987 Ft. Az évenkénti megtérülés a földgáz megtakarítás éves mennyiségének az ára. Évente 10 456,25 m3-el kevesebb földgázt kellene felhasználni a korszerűsítés után, ez 355 512,5 MJ energiát jelent, aminek fajlagos értéke 2,654 Ft/MJ, 20 m³/h gázmérővel rendelkező nem lakossági felhasználók esetén. Ez így évente 943 530,18 Ft megtakarítást jelent. Ezekből az adatokból 14,05 év a megtérülési idő.

40

4.4 Földgázzal történő fűtés kiváltása tűzifával A földgázzal történő épületfűtés véleményem szerint az egyik legkönnyebb mód, hiszen az épület lakói számára kényelmes dolog. Hiszen nem kell sem a beszerzéssel, sem a szállítással, sem a tárolással esetleges felhasználás előtti megmunkálással, alakítással foglalkozni, csak bekapcsolni a gázkazánt. Azonban mind a környezetvédelemhez kapcsolódó üvegházhatás szempontjából, mind gazdaságossági szempontokat figyelembe véve a biomasszával történő fűtés egy jobb megoldást jelenthet. A földgáz kiváltása nemcsak az országos szintű importfüggőséget csökkentheti, hanem az egyes települések, sőt épületek tekintetében is elérhető ez a csökkenés. A földgáztól való függetlenség felhasználói önállóságot jelent. A földgáz árának meghatározásánál sok olyan tényező figyelembevétele történik, ami egy kistelepülés önkormányzati épületétől (de ugyanúgy az egész településre is igaz) nagyon is független. A biomasszával történő hőelőállításra való átállás előtt célszerű az iskola fűtési rendszerét megvizsgálni. Hiszen a fűtőrendszer meglévő hibáiból adódóan az új, korszerűsítés utáni fűtés is rejthet magában problémákat, esetleges hatásfokcsökkenést, az iskola egyes részeinek nem megfelelő módon történő befűtését. A hőátadási folyamatok megfelelőségét ellenőrizni kell. A földgázzal történő fűtési rendszer elemei, a kazán kivételével alkalmazhatóak egy új biomasszával történő fűtési rendszerhez. A kiépítés így nagy könnyebbséget jelent, a meglévő rendszer felülvizsgálata után a biomassza kazán telepítését követően meg is valósítható az iskola fűtése. A kiválasztott fás szárú biomassza esetében figyelni kell arra, hogy a biomassza nedvességtartalma lecsökkenjen a kitermelés és a felhasználás között, hogy az elégetés hatásfokát ne rontsa. Az iskola esetében az egyik megoldás lehet ilyen szempontból, ha a felhasználandó tűzifát, a kazánház befogadóképességének mértékében havonta előre vásárolják meg a kitermelőtől, ahonnan már a csökkentett, légszáraz tűzifa szerezhető be. Másik lehetőség, hogy az iskola udvarán egy megfelelő nagyságú és a szárításra alkalmas tárolóhely kerül kialakításra, ahol a felhasználás előtt a fás szárú biomassza elveszítheti a nedvességtartalmának egy részét. Célszerű a biomasszát a megfelelő felhasználás érdekében a kisebb rönk, hasáb vagy apríték formában tárolni, az előbb említett okból, valamint a kazánba történő adagolása megkönnyítése érdekében. A következő számítás a biomassza felhasználás mennyiségét határozza meg, valamint indokolja, hogy miért érdemes áttérni tűzifával történő fűtésre a földgáz felhasználás helyett. 41

A fa átlagos összetétele kb. 20 % nedvességtartalom esetén: 47% szén, 6,3% hidrogén, 46% oxigén, 0,16% nitrogén és kén tartalma maximum 0,02%. Az ilyen paraméterekkel rendelkező a fának 15 MJ/kg a fűtőértéke. A hasogatott-tuzifa.hu internetes oldalon 4,2 kWh/kg, a fontanaenergia.hu oldalon 4 kWh/kg, a megujulofutes.hu oldalán 3,86 kWh/kg-ban van meghatározva a tűzifa átlagos fűtőértéke. ezekből az értékekből a tűzifa 14,472 MJ/kg, azaz 14 472 MJ/m3 fűtőértékkel rendelkezik. Az iskola szigetelés utáni éves nettó hőenergia igénye 510 426,442 MJ/a energia, melyet 35,27 m3 tűzifa elégetésével lehet biztosítani. A cégek kínálatát és az erdészeteknél megvehető tűzifa árát összehasonlítva 1 m3 fa ára átlagosan 18 000 Forint. Az éves fa mennyiségre kiszámolva 634 858,76 Ft-ba kerül az iskola hőenergia igénye egy évre, ha ehhez 10% szállítási költséget is hozzáadunk, akkor 698 344,63 Ft-ra adódik ez az érték. Az éves hőenergia igény korszerűsítés után földgázzal a 4.3.2 fejezet szerint 15 012,5 m3 földgázzal oldható meg, ami 1 354 671,777 Ft-ba kerül évente. Az iskola éves fűtési- és melegvíz használati hőenergia igénye közel 48%-al olcsóbb, ha tűzifát használunk, földgáz helyett.

42

4.5 Tűzifa felhasználáshoz kazán kiválasztása Az iskola épületének hőenergia igénye a hőszigetelés és nyílászáró csere után 141 785,1234 kWh/év mennyiség. A 6 hónapos fűtési idényből kiindulva, ez naponta 776,905 kWh/nap hőenergiát jelent. Az iskola tanítási ideje általában 8-16-ig tart, a felfűtés miatt a biomassza kazánt naponta 7-17-ig üzemeltetetve (10 órás működtetési idő esetén) óránként 77,6905 kW energiára van szükség. Ha a biomassza kazán és a fűtési rendszer tökéletesen, azaz 100%-os hatásfokkal működne egy 78 kW-os biomassza kazán beépítésével az iskola fűtése és melegvíz ellátása biztosítható lenne. Ebből az adatból kiindulva először választottam, egy SAS NWG 10.0 kazánt, amely egy ventillátoros vegyestüzelésű kazán. A kazán 79,4%-os hatásfokkal működik, így az iskola fűtésére és melegvíz használatának előállításához 98,24 kW szükséges. A hálózati veszteségeket is figyelembe véve a kazán szükséges teljesítménye 103,15 kW. A kazán automatikus adagolású ezért plusz 5% hatásfokot rá kell számolni, mivel a kazán működtetése kisebb figyelmet igényel, s elég 3-4 naponta megtölteni. A kazán belsejében lévő érzékelők az égési folyamatok, hőmérsékletek figyelésével a tűzifa adagolását szabályozzák. Ezeknek a kazánok hátránya a kényelmesség mellett, hogy a rendszer működtetéséhez segédenergiát igényel, villamos energia formájában. Ilyen esetben 108,31 kW hőenergia igény kielégítésére egy minimum 110 kW-os kazán beépítése válik szükségessé. A SAS NWG 10.0 132 kW teljesítményű vegyestüzelésű kazán tüzelőanyag fogyasztása óránként 10,1 kg tűzifa. Második választásom a TOTYA T5 típusú vegyestüzelésű kazán. A fűtési rendszer hatásfoka 78 kW, de mivel ez a kazán fajta 76%-os hatásfokkal működik, ez az érték 102,63 kW-ra adódik. Ezt a teljesítményt még súlyozni kell 5% hatásfok mennyiséggel, a hálózati veszteséggel. 107,76 kW értéket 10-15%-kal növelni kell, mert ez a kazán kézi adagolású, ezért ennél az értéknél nagyobb teljesítményre van szükség, amely 123,92 kW-ot eredményez. A kézi adagolású kazánok hatásfoka emberi tényezőtől is függ, hogy milyen időnként kerül sor a kazán adagolására. Ezt hozzászámítva, ami szintén kb. 5%-os hatásfok növekedést eredményez, így 130,12 kW teljesítményű kazán biztosítaná az iskola hőenergia igényét.

43

A TOTYA T5 típusú kazánból 70 kW-os teljesítményűt lehet vásárolni, amelyből két darab tudná az iskola hőenergia igényét kielégíteni. A nagyon kedvező ár mellett a beépítésük és a fűtési rendszerhez való kapcsolódásuk nehezebben megoldható.

Az utolsó kazán, amit kiválasztottam az EG MULTIFUEL kazánok egyike. A 78 kW teljesítmény a 82%-os hatásfokkal működő kazánnál 95,13 kW-ra nő. A kazán és a fűtési rendszer működtetése a hálózati veszteségeket figyelembe véve 99,88 kW, a kézi adagolás miatt ez 114,86 kW teljesítményt igényel. Figyelembe véve az emberi tényezőt, az adagolásnál egy minimum 120,60 kW teljesítményű EG MULTIFUEL kazánra van szükség. Ehhez a teljesítményhez a legközelebb álló ilyen típusú kazán az EG MULTIFUEL 150 kWos vegyestüzelésű kazán. A kiválasztott három vegyestüzelésű kazán főbb jellemzőit az alábbi táblázatban foglaltam össze. A vegyestüzelésű kazánok előnye az iskola fűtési rendszerében, hogy az épület megfelelően kiépített kéménnyel rendelkezik. Az iskola fűtése a földgáz felhasználás előtt tűzifával volt megoldva. 11. táblázat: Vegyestüzelésű kazánok fontosabb adatai Típus

SAS NWG 10.0

TOTYA T5

EG MULTIFUEL

Teljesítmény

132 kW

70 kW

150 kW

Hatásfok (%)

79,4

76

82

1 db

2db

1 db

Tűztér térfogata (dm )

510

320

700

Főbb részei

mechanikus

automata

huzatszabályozó

szabályozás

hamukihordó csiga

hőszigetelt burkolat

füstgáz ventilátor

Szükséges mennyiség 3

huzat

adagoló

csiga

füstgáz szenzor Tüzelőnyílás

mérete

200×350

490×450

835×700

A kazán súlya (kg)

1540

580

1220

A kazán méretei (mm)

2040×1050×1550

1335×705×1310

2260×1200×1700

10,1

7-8

15

Víztérfogat (l)

410

250

240

Megjegyzés

24

tűztere 5 mm vastag acél

automata hamuzó került

feltöltéssel

lemezből készül

beépítésre

1 × 1 775 000

2 × 600 000

1 × 2 048 000

(mm)

Átlagos

tüzelőanyag

fogyasztás (kg/h)

Ára (Ft)

órás

működés

1

44

14. ábra: SAS NWG 10.0 Ventillátoros

15. ábra: TOTYA T5 Vegyestüzelésű kazán

vegyestüzelésű kazán [8]

[9]

16. ábra: EG MULTIFEUL Faapríték kazán [10]

45

Megtérülési idő [év]: A teljes megtérülést egy olyan állapotra végeztem el, amely az iskola szigetelése, és nyílászáró cseréje utáni, valamint a tüzelőanyag cseréje utáni, beleértve a kazán megvételét is.

A szigetelésre fordított pénzmennyiség 9 026 987 Ft, a nyílászárók cseréjére fordítandó összeg 4 236 000 Ft. A három kazán közül a SAS NWG 10.0-ra esett a választásom, mivel a két kazán megvétele, beépítése a TOTYA T5 típusból, megnehezítené a beépítést és a fűtési rendszer korszerűsítését. Az EG MULTIFUEL kazán 150 kW-os teljesítménye miatt, az iskola fűtési igényéhez képest túl nagy. A beépítendő SAS NWG 10.0 132 kW-os teljesítményű biomassza kazán értéke 1 775 000 Ft, ehhez hozzájön még a beépítési költség, amely a kazán árának 10%-a, azaz 177 500 Ft. Az összes kiadás 15 037 987 Ft. Az évenkénti megtérülés a szigetelési munkálatokat elvégezve, a földgáz kiváltása után, a biomasszával történő fűtés nyeresége. Az iskola fűtése földgázzal a szigetelés előtt 2 298 197,738 Ft-ba, a szigetelés után biomasszával 698 344,63 Ft-ba kerül éves szinten, ami 1 599 853,12 Ft megtakarítást jelent. A jelenlegi és a hőenergetikai szempontból releváns korszerűsítés utáni (befektetés) valamint a biomasszával történő fűtés (megtakarítás) adatokból a megtérülési idő 9,4 év.

46

5 Összefoglalás Diplomamunkámban egy oktatási intézmény (iskolaépület) energetikai korszerűsítésének lehetőségeit vizsgáltam meg. Az iskolai fűtése jelenleg gázkazánnal történik, és ennek a tetemes fűtési költségnek a csökkentését tűztem ki célul. Többféle lehetőséget vizsgáltam meg, melyek az alábbiak voltak: 

nyílászárócsere a teljes épületen és teljes épület leszigetelése,



nyílászárócsere a teljes épületen és teljes épület leszigetelése + a fűtési rendszer átállítása gázról biomasszára.

Az előzőekben már részletesen bemutatott épületenergetikai számításaim eredményeit az alábbiakban közölt táblázatok segítségével foglalom össze. 12. táblázat: Összefoglaló táblázat - tüzelőanyag éves felhasználás

Hőenergia igény (kWh/év) 3

Földgáz felhasználás (m /év) 3

Tűzifa felhasználás (m /év)

Korszerűsítés előtt

Korszerűsítés után

240 538,1539

141 785,1234

25 468,75

15 012,5

-

35,27

13. táblázat: Összefoglaló táblázat - költségek

Éves

földgáz

fogyasztás ára (Ft) Szigetelési

Korszerűsítés

Korszerűsítés

előtt

után

Beruházások

költség

idő (év)

943 530

14,05

1 599 853,12

9,4

4 236 000

költsége (Ft) Földgáz tüzeléssel, korszerűsítés után kazán

1 925 500

ára (Ft) (Ft/év)

(Ft/év)

9 026 987

Nyílászárócsere

Tűzifa éves költsége

Megtérülési

2 294734

(Ft)

Biomassza

Megtakarítás

698 344,63

Biomasszával történő fűtés, korszerűsítés után

47

Az iskola épületének hőenergetikai szempontból történő felújítására befektetett összeg kevesebb, mint 10 év alatt megtérül. A legnagyobb költséget a szigetelés adja, amelynek munkaköltsége közel azonos az anyagköltséggel. A következő tételt az ablakok, ajtók cseréje (kisebb hőátbocsátási tényező) jelenti. A fellelhető biomassza kazán típusok közül véleményem szerint a vegyestüzelésű kazán tűnt szerintem a legjobb megoldásnak. A fásszárú biomasszával történő fűtés jobb megoldás, mint a földgáztüzelés, nemcsak gazdaságilag, hanem környezeti szempontból is, s nem utolsó sorban munkahelyteremtéssel járó beruházás. Ha a jövőben lehetne pályázni a földgáz kiváltása érdekében megvalósítani tervezett beruházásokra, a KEOP 4.2.0.B pályázati lehetőségek az önkormányzat számára akár 85%-os támogatást is jelenthet. A pályázat során támogatható eljárások közé tartozik a biomasszafelhasználás (közvetlen vagy feldolgozás utáni felhasználása, energiahordozóvá alakítása).

48

6 Az iskola fűtési rendszerének ellenőrzése, minőség szempontjából A japán Karou Ishikawa fogalmazta meg először a teljes körű minőségirányítás (TQM) fogalmát. A minőség fogalmát az elvégzett munka vagy a nyújtott szolgáltatás, illetve a rendelkezésre álló információk által definiálta. A teljes körű minőségirányítás (TQM) olyan vezetési rendszer, amely a hosszú távú sikerhez az ügyfelek megelégedését veszi alapul és ennek elérése érdekében a leghatékonyabb módon használja fel a szervezet humán- és anyagi erőforrásait. A szervezeten belül mindenki részt vesz a folyamatok, szolgáltatások és a rendszer fejlesztésében. Ishikawa nagy eredményeket ért el a minőség irányítás terén a Kawasaki hajógyárnál, ennek köszönhetően a minőségmenedzsment egyik alapítójának is nevezik. Az 1920-as években jelent meg egy a gyakorlatban elterjedt alapeszköze, melyet használt a minőségmenedzsment során. Ez azóta is a minőség irányítás hét alapeszköze (7Q) között szerepel. A 7Q eszközök a következőek: 

Adatgyűjtő lap



Ok-okozati diagram (Ishikawa)



Pareto diagram



Hisztogram



Kontroll diagram



Ellenőrző lap



Szórás diagram

Az Ishikawa- diagram egy elemző módszer, amely a folyamat során az okok és okozatok közötti összefüggéseket vizsgálja, tárja fel. Egy létező probléma számszerűsített adatai, mint az előfordulási arány, a probléma hatása, paraméterei, azok a tényezők, amelyek a nem megfelelő minőséget okozzák. Ezeket a gyengeségeket, jellemzőket tekinthetjük okozatoknak, s meg kell keresnünk azon okokat, amelyek ezt kiváltját. Általában ez az ok-okozati elemzés csoportmunkában végezendő. Minél több az ötlet, a gondolat, annál nagyobb az esély a megoldásra.

49

Egy jól megszerkesztett halszálkadiagram (Ishikawa-diagram) áttekintő képet nyújt és rálátást ad a problémakörre, valamint felfedi az okok közötti kapcsolatokat. Segítséget nyújt a probléma eredetének kiderítésében.

Az Ishikawa- diagram mind termékek mind folyamatok elemzésére alkalmazható. A gerincből (szemléletes elnevezés a halszálka diagram, a fő vonal a képzeletbeli hal gerincét adja) leágazó vonalak végein a fő ok-csoportok találhatóak, s ezekből a vonalakból szálkaszerűen vannak hozzárendelve az egyes okok. A fő ok-csoportok kialakításánál 4M vagy 6M felépítést lehet követni. A 4M a következő: Ember

(MAN)

Gép

(MACHINE)

Módszer

(METHOD)

Anyag

(MATERIAL)

EMBER (MAN)

GÉP (MACHINE)

OKOZAT

MÓDSZER (METHOD)

ANYAG (MATERIAL)

17. ábra: Ishikawa- diagram 4M struktúra

50

Ez a 4M szabadon bővíthető a következő két elemmel, s így kapjuk a 6M felépítést: Környezet

(MILLIEU)

Irányítás

(MANAGEMENT)

EMBER (MAN)

GÉP (MACHINE)

IRÁNYÍTÁS (MANAGEMENT)

OKOZAT

MÓDSZER (METHOD)

ANYAG (MATERIAL)

KÖRNYEZET (MILLIEU)

18. ábra: Ishikawa- diagram 6M struktúra Az ok-csoportok kijelölése egy szervezet, folyamat más irányú foglalkozási köréből adódóan, más és más lehet. A felsorolások és az ábrák egy általános megfogalmazást tartalmaznak. Például az adminisztráció tevékenységi körbe tartozók, akik a nyilvántartások vezetésével, dokumentációk meglétével foglalkoznak az ún. 4P-ből (politika - policies; eljárások procedures; emberek - people; üzem - plant) álló halszálka- diagramot használják. A probléma felderítéséhez, elemzéséhez könnyebben eljuthatunk, ha a diagramon 4-6 okcsoportot alakítunk ki, s egy-egy ilyen csoporton belül 5-10, akár 20 okot is felsorolunk. Előfordulhat olyan eset is, hogy egy ok több ok-csoport által megjelenített fogalom, tevékenység alatt is szerepel, befolyással van arra. A legegyszerűbb úgy felépíteni a diagramot, hogy a „miért?” kérdésre keressük a választ, s egy ok-csoporton belül okokra, s azok okaira is találhatunk választ. Ezzel a munkamenettel, ötletszerzéssel az elemzés megvalósítható. A cél a legvalószínűbb, majdhogy nem biztosan meglévő, bekövetkező okok meghatározása. A feltételezett okok az elemzés eredményességét rontják.

51

Az elemzés, ok-okozati összefüggés után célszerű a legjelentősebb 3-5 okra koncentrálva, azokat rangsorolva a problémákkal foglalkozni. A jelentős okokra koncentrálva a problémaszűkítés megvalósítható. Ezek alapján a szervezet tevékenységének vagy egy folyamatnak a javító mechanizmusa elkészíthető. Egy termék, szolgáltatás vagy valamilyen folyamat - minőségi elemzés szerinti problémáinak felderítése, a beavatkozási pontok kiderítése s összességében a javítása meghatározható, ellenőrizhető. A javítás, beavatkozás után egy újbóli minőségi elemzés elvégzése szükséges lehet, hogy megvizsgáljuk a kívánt okozat csökkent-e vagy megszűnt-e, illetve hogy a beavatkozás sikeres volt-e és a kiválasztott legjelentősebb okok, problémák fennállnak-e még.

6.1 Az iskola fűtési rendszerének jellemzése Az iskola fűtési rendszerének működése jellemezhető, összefoglalható egy halszálka diagram segítségével. A diagramon jól lehet szemléltetni a fő tényezőket, okokat, melyek a rendszer működéséért felelnek. Az Ishikawa- diagram elemei a fo-okcsoportok, melyek befolyással bírnak a rendszer működésére. Az iskola hőigénye a beépített kazán minőségétől, teljesítményétől függ elsősorban. A kazán teljesítményét a gyártó, készítő munkája, s a beépítés utáni megfelelő üzemeltetés határozza meg. A tüzelőberendezés anyaga, annak hőállóképessége, valamint a berendezés részeinek megfelelő kialakítása szintén hatással van a működésre. A következő fontos elem, mely a fűtési rendszert befolyásolja, és okozati tényező lehet a minőségromlás szempontjából, a tüzelőanyag. A fűtéshez megrendelt biomassza legfontosabb paramétere a fűtőértéke. A fűtőérték - mint ahogyan a 2.3-as fejezetben is összefoglalásra került -, elsősorban a biomassza nedvességtartalmától függ. A nedvességtartalom csökkentéséhez szükség van egy száraz, jól kialakított helyiségre, valamint a biomassza bizonyos szintű aprítására. A nedvességtartalom hamarabb eltávozik a tüzelőanyagból, ha az kisebb részekre fel van aprítva. A fásszárú biomassza összetételére a termesztés körülményei, mint a talaj viszonyok, jellemzők is hatással vannak. A talaj, a talajvíz és a levegő mennyisége, minősége is befolyásolja a tüzelőanyag összetételét és a minőségét. A vágási idő azaz a biomassza növekedési ideje is meghatározó tényező. Az épület fűtési - és melegvíz előállítási rendszere függ az üzemeltetésétől, attól a munkaerőtől amelynek feladata a rendszer felügyelete, valamint működtetése. Az iskola

52

esetében fontos a kazán indítása, begyújtás valamint az első időszak a felfűtés, hiszen az órák kezdete előtt már a rendszert el kell indítani a megfelelő üzemeltetés érdekében. A következő halszálkadiagram szemlélteti az épület fűtési rendszerére vonatkozó ok-okozati összefüggéseket. A felsorolt paraméterek, jellemzők az iskola fűtési folyamatának megfelelő működéséhez nélkülözhetetlen elemek. Valamilyen hatásfok romlás, vagy nem megfelelő működés esetén segítséget nyújt az ok-okozati összefüggések elemzések, amely segít a fellépő hiba kiderítésében.

53

FŰTÉSI RENDSZER - anyaga  minősége  fizikai jellemzői - elrendezése - működési paraméterei  hőállóság  hatásfok  hálózati veszteség  hőátbocsátási tényező

TÜZELŐBERENDEZÉS - a kazán alapanyaga  minősége  fizikai jellemzői (készítés közben) - készítés módja - beépítés megfelelősége - működési paraméterei (pl.:)  hőállóság  hatásfok - megfelelő töltési idő

AZ ISKOLA FŰTÉSI RENDSZERÉNEK RENDELLENES MŰKÖDÉSE

TÜZELŐANYAG - rendelkezésre állása

(megérkezett-e időben a következő szállítmány) -

-

-

 megrendelési idő  szállítási idő tároló hely megfelelősége  szellőzése  szigetelése  padló minősége felhasználhatósága  aprítás fűtőértéke  minőség o összetétel o nedvességtartalom o hamutartalom mennyisége

EMBERI TÉNYEZŐ

19. ábra: Ishikawa diagram az iskola fűtési rendszerére

7 Irodalomjegyzék [1]

Monoki Ákos: Környezetbarát energiák [Biomassza-, geotermikus-, napenergia] / Monoki Ákos, Berna Tamás. - Szarvas : "Nimfea" Természetvédelmi Egyes., 2001. (Zöldike könyvsorozat, ISSN 1419-7715; 10.)

[2]

Lukács Gergely Sándor: Falufűtőmű (Szaktudás Kiadó Ház) Budapest, 2010.

[3]

Lukács Gergely Sándor: Megújuló energia és vidékfejlesztés (Szaktudás kiadó) Budapest, 2009.

[4]

http://geowendung.shp.hu

[5]

Forrás: www.kistokaj.hu

[6]

Buderus Akadémia2010: Biomassza tüzelés (Buderus Fűtéstechnikai Kft.) 2010.

[7]

Babicz Szabolcs: Energetikai fűz ültetvények betakarítása (http://www.pointernet.pds.hu/ujsagok/agraragazat/2010/12/2011012417282944000000 3530.html)

[8]

http://netkazan.hu/termek/1294/sas-NWG-10-0-110-kw-os-ventillatorosvegyestuzelesu-kazan

[9]

http://netkazan.hu/termek/821/totya-T5-lemez-fa-faronk-egeto-vegyestuzelesu-kazan

[10] https://kotly.com.pl/produkt-boiler-for-pellets-and-wood-chips-eg-multifuel-150-kw3256.html?l=en [11] Az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról szóló 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet [12]

http://hasogatott-tuzifa.hupont.hu/6/tuzifa-futoerteke#ixzz2wDfrbaPO

[13]

http://hoterminatorkft.honlap.hu/eps-100-lepesallo-ar/

[14]

http://www.tigazdso.hu/tudnivalok/futoertek

[15]

Peter Liebhard: Energetikai faültetvények (Cser kiadó) Budapest, 2009.

[16]

Balikó Sándor, Bihari Péter: Energiagazdálkodás Budapest, 1997.

[17]

http://www.mestervagyok.hu/

[18]

http://www.windok.hu/Muanyag_ablakok/Muanyag_ablak_2_retegu_uveggel/5_kamr

as_muanyag_ablak_ketretegu_uvegezessel.html [19]

Saját jegyzet, Energiahordozók I. c. tárgyból Miskolci Egyetem, 2013.

8 Ábrajegyzék 1. ábra: Megújuló energiaforrások megoszlása az EU villamos energiatermelésében [3] ......... 6 2. ábra: Szalma, kukoricaszár, kukoricacsutka......................................................................... 13 3. ábra: Fabrikett és fapellett .................................................................................................... 14 4. ábra: Kistokaj látképe [4] ..................................................................................................... 20 5. ábra: Kistokaj [5] .................................................................................................................. 21 6. ábra: Általános Iskola Kistokaj ............................................................................................ 23 7. ábra: Az iskola tantermeiben található fűtőtestek (radiátorok) ............................................ 24 8. ábra: Kazánház bejárata........................................................................................................ 24 9. ábra: A kazánházban található 1. számú gázkazán............................................................... 25 10. ábra: Összesített energetikai jellemző [11] ........................................................................ 26 11. ábra: 10 cm-es Nikecell (EPS) 100 [17]Hiba! A hivatkozási forrás nem található. .......... 32 12. ábra: Veka 5 légkamrás műanyag nyílászáró [18] ............................................................ 33 13. ábra: A hátsó épületszárnyba beépített bejárati, kétszárnyú ajtó........................................ 33 14. ábra: SAS NWG 10.0 Ventillátoros vegyestüzelésű kazán [8] .......................................... 45 15. ábra: TOTYA T5 Vegyestüzelésű kazán [9] ...................................................................... 45 16. ábra: EG MULTIFEUL Faapríték kazán [10] .................................................................... 45 17. ábra: Ishikawa- diagram 4M struktúra ............................................................................... 50 18. ábra: Ishikawa- diagram 6M struktúra ............................................................................... 51 19. ábra: Ishikawa diagram az iskola fűtési rendszerére .......................................................... 54

56

9 Táblázat jegyzék 1. táblázat: Elméleti energetikai biomassza potenciál Magyarországon 53[2] .......................... 7 2. táblázat: Hazai mező- és erdőgazdasági melléktermék, tűzifa és szerves hulladék évi mennyisége (2007) [2] ............................................................................................................. 14 3. táblázat: Különböző fafajták fűtőértéke a nedvességtartalom függvényében ...................... 15 4. táblázat: Különböző fafajták telepítésével kapcsolatos fontos jellemzői ............................. 16 5. táblázat: A hőhidak hatását kifejező korrekciós tényező [11] .............................................. 28 6. táblázat: Táblázatos összefoglalása a számított értékeknek ................................................. 29 7. táblázat: Hőátadási paraméterek értékeinek összefoglalása ................................................. 29 8. táblázat: A fűtött téren kívül elhelyezett kazánok teljesítménytényezői Ck és segédenergia igénye qk,v [11].......................................................................................................................... 31 9. táblázat: A számított értékek összefoglalása ........................................................................ 35 10. táblázat: Hőátadási paraméterek ......................................................................................... 35 11. táblázat: Vegyestüzelésű kazánok fontosabb adatai ........................................................... 44 12. táblázat: Összefoglaló táblázat - tüzelőanyag éves felhasználás ........................................ 47 13. táblázat: Összefoglaló táblázat - költségek ........................................................................ 47

57

10 Mellékletek 10.1 Az iskola épületének paraméterei – rajzi szemléltetés 10.1.1 Felülnézeti kép

58

10.1.2 1. szárnyépület, földszint

10.1.3 1. szárnyépület, emelet

59

10.1.4 2. szárnyépület, földszint

10.1.5 2. szárnyépület, emelet

60

10.1.6 3. szárnyépület, földszint

10.1.7 3. szárnyépület, emelet

61