Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyőlés 2014. július 2–4. 6722 Szeged, Egyetem u. 2–6. Szegedi Tudomány Egyetem Természettudományi és Informatikai Kar Földrajzi és Földtani Tanszékcsoport 7. SZEKCIÓ (Grasselly Gyula terem) HIDROGEOLÓGIA ÉS MÉRNÖKGEOLÓGIA IDİSZERŐ FELADATAI 2014. július 3. csütörtök 8:30-13:30 Elnök: Dr. Lénárt László
Szekciótitkár: Máriás Ferenc
Komlós Ferenc (12:10–12:30):
A hıszivattyúzás táblázata és a felszínalatti víz hıjének hasznosítása magyar hıszivattyúval
[email protected]
www.komlosferenc.info
1
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Mottó „Az a kötelességünk, hogy a tudást gyarapítsuk. Bízom benne, hogy a társadalom, amelyben élek értelmesen fogja használni a megszerzett tudást.” [1]
Teller Ede (1908–2003) Itt jelzem, hogy a szögletes zárójelbe írt számok értelmezése a beküldött dolgozathoz tartozó „Irodalom”-ban olvasható. 2
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Hıszivattyúzás (1) [5,6] ─ A villamos főtés (tiszta, környezetkímélı főtés) mindenki számára ismert, de költségessége miatt hazánkban ma még nem tekinthetı energiahatékony módszernek. ─ A fejlett országokban széleskörően elterjedt hıszivattyús főtéstechnika ezzel szemben a tisztán villamos főtéshez használandó villamos energia töredékét használja fel, mivel a hıt a külsı környezetbıl (levegıbıl, vízbıl vagy földbıl) „emeli be”, illetve „szivattyúzza” a hasznosítható hımérsékletre. ─ „A hıszivattyú a jövıbe tekintve is biztonságos megoldás, mert lehetıvé teszi az épületek hatékony főtését, bármilyen forrásból származzék is a villamos energia.” [4] ─ Csökkenti az üvegházgáz- ill. a tüzelésbıl (elégetésbıl) eredı egészségkárosító szennyezı anyagok (pl. NOX, CO) kibocsátását. 3
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Hıszivattyúzás (2) [5,6] ─ A földhı energiaforrás egyik legnagyobb elınye, hogy évszaktól és napszaktól is független állandó energiaforrásként használható. Ezért kiemelten szolgalmazni célszerő a geotermikus hıszivattyúk széleskörő elterjesztését és alkalmazását főtési, hőtési és használati meleg víz (HMV) ellátási feladatokra. ─ A földgáztüzelés (gázkazánok, gázbojlerek) helyettesítésénél szükség van a CO2-kibocsátás nélküli olcsó paksi áramra, valamint a folyadékhőtök, split klímák és az ún. „légkondik” felváltásainál is a – Magyar Termék Nagydíj®-as (2012) – hatékony geotermikus hıszivattyúk mőködtetésére. ─ A földgáz-importot és a károsanyag-kibocsátást is csökkenteni tudjuk a megújuló energia-felhasználás jelentıs növelésével („Függetlenedés az energiafüggıségtıl”). ─ A kitőnı minıségő hıszivattyúk hazai gyártásával exportunk 4 is növekedhet, hıszivattyú importunk pedig csökkenhet!
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Válasz a környezetvédelem és a munkanélküliség gondjaira ⇒ Statisztika a hıszivattyúzásért ⇒ A nukleáris és megújuló energia integrálása ⇒ Hıszivattyú alkalmazása a távfőtésnél ⇒ Épületek (építmények) főtése/hőtése/HMV (öntözıvíz) elıállítása hıszivattyúval ⇒ Ivóvíz hıhasznosítása hıszivattyúval ⇒ Csurgalék-hévíz hasznosítása hıszivattyúval ⇒ Fürdıbıl és uszodából elfolyó víz hasznosítása hıszivattyúval ⇒ Védegylet, és termékjavaslat a hungarikum győjteménybe ⇒ V4-ek* összefogásával a hıszivattyúipar megteremtése *A Visegrádi Együttmőködés a visegrádi országok, visegrádi négyek vagy V4-ek: Csehország, Lengyelország, Szlovákia és Magyarország regionális szervezete. Célja ezen közép-európai országok gazdasági, diplomáciai és politikai érdekeinek közös képviselete, esetleges lépéseinek összehangolása. 5
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Statisztika a hıszivattyúzásért [2] ─ Évenkénti statisztika bevezetését javaslom a kivitelezett hıszivattyús rendszerek hıforrásainak és hajtóenergiáinak figyelembevételével, amely a következı oldalakon látható ún. „Hıszivattyúzás táblázata (1/3, 2/3 és 3/3)” címmel. ─ Az évenkénti statisztika nyomon követheti a hazai fejlıdést, a hazai és nemzetközi hıszivattyús helyzet piaci összehasonlítását. ─ A táblázat kitöltése az országos megújuló energia felhasználását illetve elszámolását mőszaki alapokra helyezi, megkönnyíti az éves magyarországi összefoglaló jelentések készítıinek a munkáját. ─ A világviszonylatú szélesebb körő ismertetés érdekében az IEA (International Energy Agency) felé hıszivattyúkról szóló statisztikai elıírást illetve szabályozást javasolhatnánk.
6
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Hıszivattyúzás táblázata (1/3) Forrás: Kapros Z., Komlós F. 2013.
7
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Hıszivattyúzás táblázata (2/3) Forrás: Kapros Z., Komlós F. 2013.
8
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Hıszivattyúzás táblázata (3/3) Forrás: Kapros Z., Komlós F. 2013.
9
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Hıszivattyú alkalmazása a távfőtésnél 1) Jelzem, hogy „Hıszivattyúzás táblázat”-át kivéve a következı dián berajzolt elvi mőködéső, nevezetesen gıznemő munkaközegő villamos hıszivattyút értek a hıszivattyú fogalma alatt (ez ma a legelterjedtebb megoldású hıszivattyú). 2) Jelenleg mőködı és tervezett távfőtési rendszer a milánói (Canavese System), amelynek elvi kapcsolási rajza a következı dián látható [31]. 2012-ben már 50 000 majd 2015-ben 500 000 lakos hıellátását biztosítja [9]. 3) A Magyarországon lévı mintegy száz távhıszolgáltató a teljes energiafelhasználásunk 6%-át teszi ki és a hazai népesség 15%-át érinti. 4) Budapest főtésének fıbb történeti szakaszai: szilárd tüzelıanyag → városi gáz → főtıolaj → földgáz → villamos hıszivattyú (áram + megújuló energia és/vagy hulladékhı)?! [10] 10
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Legnagyobb geotermikus távfőtés vázlata [9]
11
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Hıszivattyúk a kertészetekben [15] 1) A hıszivattyú kertészeti alkalmazása olyan növényházakban, nevezetesen fóliasátrakban és fıleg üvegházakban indokolt, amelyekben a teljes naptári évben termelnek zöldséget, dísznövényt vagy gombát, vagyis ahol elıírt technológiai igény a főtés és a hőtés [12,13,14,15,16]. 2) A hıszivattyúval ellátott növényházi termesztés az agráriumban megvalósuló közfoglalkoztatási programhoz is illeszthetı. Ezt a munkát az ország minden szántóterületén lehet végezni. Nem kell hozzá pince, geotermikusan kedvezı adottságú terület, továbbá könnyen elvégezhetı betanított munkát igényel egész évben. 3) Az üvegházi dísznövények a legdrágább mezıgazdasági áruk közzé tartoznak, és igénylik a kondicionált környezetet. 12
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Növényház főtése és hőtése talajvizes hıszivattyúval (nincs váltószelep) Bal oldal: főtési üzemmód elvi kapcsolási rajza jobb oldal: hőtési üzemmód elvi kapcsolási rajza Forrás: Liong Chai Chengwei: STUDY ON A GROUNDWATER SOURCE HEAT PUMP COOLING SYSTEM IN SOLAR GREENHOUSE. CIGR - International Conference of Agricultural Engineering XXXVII. Congresso Brasileiro de Engenharia AgricolaBrazil, August 31 to Septenber 4, 2008.
13
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Referencia bemutatása: MHT XXIX. OVGY Termálvíz energiatakarékos felhasználás [22,23]. Alföld Aqua Termálfürdı és Strand (Nagykırös) épületkülsıje és hıközpontja a magyar fejlesztéső és gyártású növelt hımérséklető hıszivattyúkkal Forrás: Geowatt Kft.
14
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Referencia bemutatása: MHT XXXI. OVGY Ivóvíz hıhasznosítása hıszivattyúval [25,26,27] A Vastalanító épület (Zalavíz Zrt.) hıközpontja a magyar fejlesztéső és gyártású növelt hımérséklető hıszivattyúkkal a földgáz tüzelıanyag kiváltására meglévı melegvízüzemő főtésnél és használati melegvíz (HMV) ellátásánál Forrás: Geowatt Kft.
15
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Elfolyó termálvíz hasznosítás (1): 2012 és 2013-ban a 10 éve üzemelı épületnél radiátoros főtésre és HMV ellátásra Hotel Imperial Gyógyszálló és Gyógyfürdı épület külsı és a jobb oldali képen: – úszómedence: 20 × 5,5 × 1,2 = 132 m3 30–32 °C, – ülımedence: 7,8 × 4,7 × 0,95 = 34,8 m3 35–37 °C. Forrás: Nuszpel József (Imperial Holding Kft.)
16
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Elfolyó termálvíz hasznosítás (2) Hotel Imperial Gyógyszálló és Gyógyfürdı (Kiskırös) hıszivattyús rendszerének fıbb mőszaki adatai: – a hıszivattyúk hıforrása: elfolyó termálvíz; – elfolyó termálvíz tároló (táptartály) térfogata: 30 m3; – táptartály hımérséklet: 33 °C; – folyadékáram: 6,66 m3/h; – teljes kicserélendı hı: 123,3 kW; – Tranter típusú szerelhetı ún. elsıdleges hıcserélı primer oldali hılépcsıje: 33/17 °C; – hıcserélı hıszivattyú oldali hılépcsıje: 22,4//16,5 °C; – hıcserélı primer oldali ellenállása: 3,97 kPa; – hıszivattyú oldali ellenállás: 24,65 kPa;
– magyar gyártmányú hıszivattyúk: = Vaporline® GWI33-HDW (50 kW); = Vaporline® GW 96-HACW (150 kW); – puffertartályok: = használati meleg vízre (HMV-re): 2000 liter; = főtésre: 1000 liter; – főtési hıleadók: lapradiátor (meglévı egycsöves kiskörös rendszer); – főtési hılépcsı: 63/48 °C; – várható átlagos főtési tényezı (SCOP): 5,0 kWh/kWh. 17
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Elfolyó termálvíz hasznosítás (3) Hotel Imperial Gyógyszálló és Gyógyfürdı (Kikırös) hıközpont alaprajzi elrendezés Forrás: Geowatt Kft.
18
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Elfolyó termálvíz hasznosítás (4) Hotel Imperial Gyógyszálló és Gyógyfürdı (Kiskırös) Hıközpont. A magyar fejlesztéső és gyártású hıszivattyúiról készült felvételek Forrás: Geowatt Kft.
19
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Elfolyó termálvíz hasznosítás (5) Hotel Imperial Gyógyszálló és Gyógyfürdı (Kiskırös) hıközpont függıleges csıterv Forrás: Geowatt Kft.
20
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar fejlesztés jellemzıi – A fejlesztés lényege az SCOP érték növelése, a CO2-megtakarítás maximalizálása és a méretezési átlagos főtési hımérséklet 60 °C fölé emelése volt azért, hogy meglévı radiátoros főtéseknél is jó hatékonysággal alkalmazható legyen pl. 63/57 °C-os hılépcsıvel [21]. – A célokat egyrészt az EVI Scroll-kompresszorokra alapozott reverzáló (váltószelepes), multifunkciós [főtı – aktív hőtı – használati meleg víz(HMV-) termelı] hıkörfolyamat kidolgozásával érték el. – A fejlesztés a fentieken túl a hıszivattyúk felhasználásának, illetve kihasználhatóságának növelésére irányult. Így olyan multifunkciós, a hıkörfolyamatot megfordító váltószeleppel rendelkezı készülékek lettek kifejlesztve, amelyek a főtési funkció mellett aktív hőtést és a HMV termelésre a körfolyamat túlhevítési hıjét használja igen hatékonyan. Nagy hőtési hıigénynél az aktív hőtés 7/12 °C-os hılépcsıvel is biztosítható. 21
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Váltószelepes ún. reverzáló multifunkciós (főtı, hőtı és HMV elıállító), növelt hımérséklető hıszivattyú kapcsolási rajza (a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalban bejegyzett szám: U 06 00213)
22
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
EVI Scroll-kompresszor alkalmazási tartománya és a magyar hıszivattyúfejlesztés elvi kapcsolása, valamint elvi hıkörfolyamata nyomás–entalpia (logp–h) diagramban
23
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
A desuperheateres HMV elıállítás megoldás hıkörfolyamata T–s (hımérséklet [K] – entrópia [kJ/kg K]) diagramban (a túlhevítés piros színnel jelölve) Felvétel a desuperheaterrıl Forrás: Geowatt Kft.
24
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Védegylet, és termékjavaslat a hungarikum győjteménybe [17] ─ 1844-es Védegylet célja a mai viszonyokra is idıszerővé vált! ─ Ismeretes, hogy a Hungarikum Bizottság fontos célkitőzése, hogy nemzeti értékeinket és a hungarikumokat a magyar és a nemzetközi nyilvánosság minél szélesebb körben megismerje, hiszen ezen értékek is a magyar mőszaki hagyományok megtestesítıi, a nemzeti egység erısítését, a magyarság összefogását szolgálják, ami fejlıdésünkhöz egyértelmően hozzátartozik „BÜSZKESÉGEINK A HUNGARIKUMOK”. ─ Javaslom a tárgyi hıszivattyú-család felvételét a Magyar Értéktárba. Kérem a Hungarikum Bizottság elnökét, titkárát és tagjait, valamint ez ügyben illetékes szakemberek szíves támogatását javaslatom megvalósításához. 25
25
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
V4-ek összefogásával hıszivattyúipar (1) 1) Magyar eredmény, hogy a különféle igényekre optimalizált készülékeket fejlesztettek, illetve napjainkban is fejlesztenek. 2) A magyar fejlesztéső ún. másodgenerációs Vaporline® hıszivattyúk, a legújabb R410A munkaközeggel (hőtıközeggel) mőködı ún. EVI rendszerő kompresszorokkal max. 65/59 °C főtési hılépcsıvel képesek igen hatékonyan mőködni. 3) Jelenleg tíz teljesítmény fokozatban van gyártás négyféle típusú hıszivattyút folyadék-víz, valamint víz-víz kivitelben. Ez így 80 db hıszivattyú típust jelent, amelynek a kidolgozott három- illetve kétdimenziós tervdokumentációjával, és tervezési segédletével rendelkeznek. 4) Az a technika, amelyet a magyar fejlesztés képvisel, az európai szinten a geotermikus hıszivattyúk területén egyáltalán nem létezik. Meglátásunk szerint olyan értéket képvisel, amelyet nem kihasználni vétek [27,33]. 26
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
V4-ek összefogásával hıszivattyúipar (2) 1) Az EU olajszükségletének 90%-át importálja és a földgáz importja is eléri a 60%-ot (a földgáz import nálunk több, 80%), így az EU érdekelt az energiahatékonyságban, a hıszivattyús technológia széleskörő növelésében. 2) Megítélésem szerint az EU 2021–2027-ig tartó következı idıszakában a V4-ek (www.visegradgroup.eu) összefogásával eredményessé tehetnénk a hıszivattyúipart országunkban. 3) A hıszivattyúzás nagyarányú megújuló energiaforrást vagy hulladékhıt hasznosít, és mőködtetéséhez felhasználható a nukleáris villamosenergia-termelésbıl származó olcsóbb áram. Akkor örülnék igazán, ha országunk zászlóvivıje lehetne e csúcstechnika világviszonylatú, szélesebb körő elterjesztésének [30]. 4) Hıszivattyúiparunk megteremtésével szakmánk sikeres lehetne Európában! 27
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Összefoglalás (1) 1) A hazai energiafelhasználás közismert adata, hogy főtési és hőtési célra 40% fordítódik! „Magyarországon a lakó- és középületek főtésére fordított energiamennyiség az országos energiafelhasználás egyharmadára tehetı.” [28] 2) A hıszivattyúzás világszerte elismerten energetikailag a leghatékonyabb főtési-hőtési technológia, így az energiatakarékosság, a globális CO2-kibocsátás és a helyi légszennyezés csökkentésének egyik kulcseleme. 3) Országunk kétszeresen is érintett a hıszivattyúk elterjesztése témájában. Egyrészt világviszonylatban is elınyıs geotermikus és hidrológiai [8] adottságunk révén, amelyek birtokában a hıszivattyús rendszerekre való átállás jelentısen javítaná egész gazdasági helyzetünket. Másrészt nagy lépés a fenntartható energetika és a munkahelyteremtés irányába [32,35]. 28
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Összefoglalás (2) 4) Összefoglalásként rögzíthetı, hogy nemzetközileg versenyképes hazai tudásalapú fejlesztéseken alapuló innovációs szakértelem célirányos erısítése és hasznosítása lehetne azokon a területeken, amelyeken a szakmai hagyományok, és a fejlesztési igény találkozik. 5) Ez a technológia – kapcsolódva egyéb magyarországi kiemelkedı technológiákhoz – hozzájárulhatna közvetlenül és közvetve a Magyarország fejlıdéséhez. 6) „Joggal reméljük – amit meggyızıdéssel vallok is –, hogy a hıszivattyú általános energiagazdaságunk racionalizálásának a közeljövıben egyik legértékesebb eszközévé fog válni!” [34] 29
Komló Komlós Ferenc: A hı hıszivattyú szivattyúzás tá táblá blázata és a felszí felszínalatti ví víz hı hıjének hasznosí hasznosítása magyar hı hıszivattyú szivattyúval
Köszönetnyilvánítás
A szerzı ezúton is megköszöni Fodor Zoltán (Geowatt Kft.) és Kapros Zoltán PhD doktorjelölt (Magyar Energetikai és Közmő-szabályozási Hivatal) uraknak a Magyar Hidrológiai Társaság XXXII. Országos Vándorgyőlésére (Szeged, 2014.) beküldött 20. oldalas dolgozathoz nyújtott értékes segítséget. Szíves figyelmüket megköszönöm! 30