Kazánok energetikai kérdései Baumann Mihály óraadó
PTE PMMK Épületgépészeti Tsz. Épületenergetika konferencia
1
2002/91/EK direktíva
Szabályozás kidolgozása új épületek tervezéséhez (felújításokra is kiterjedő számítási módszer és követelményrendszer) Megújuló energia felhasználás, kapcsolt energiatermelés favorizálása Épületek energetikai minőségtanúsítása (új épületek használatbavétele, meglévők tulajdonos/bérlő változása esetén) Tanúsítói jogosítványok feltételeinek szabályozása Minőségtanúsítás közzététele középületekben Kazánok rendszeres energetikai felülvizsgálata (20 kW felett, 2-4 éves gyakorisággal) Klímaberendezések rendszeres energetikai felülvizsgálata (12 kW felett, 2-4 éves gyakorisággal) 15 évnél régebbi hőtermelővel üzemelő fűtési rendszerek egyszeri felülvizsgálata
Épületenergetika konferencia
2
Kazánok csoportosítása
Hagyományos kazánok Alacsonyhőmérsékletű kazánok Kondenzációs kazánok
Épületenergetika konferencia
3
Kazán hatásfok Tüzeléstechnikai hatásfok Kazánhatásfok Kazán éves hatásfok Készenléti veszteség
Épületenergetika konferencia
4
Érezhető égéstermékveszteség Pch ,on ,s
⎞ ⎛ A = (Θ fl − Θ air )⋅ ⎜ + B⎟ ⎟ ⎜ 21 − O 2 , fl , dry ⎠ ⎝
Θfl égéstermék hőmérséklete [°C] O2,fl,dry száraz égéstermék oxigén tartalma [%] Θair égési levegő hőmérséklete az égőnél [°C] A és B konstansok:
Tüzelőolaj
Földgáz
PB
A
0,68
0,66
0,63
B
0,007
0,009
0,008
Épületenergetika konferencia
5
Tüzeléstechnikai hatásfok
1 − Pch,on, s ηcn = 100
Épületenergetika konferencia
[%]
6
Tüzeléstechnikai hatásfok a kazánvízhőmérséklet függvényében
Épületenergetika konferencia
7
Sugárzási veszteség Φ = ∑ A ⋅ α ⋅ (Θ − Θ ) [W ] gn ,env
i
i
i
int
i
Pgn ,env =
Φ gn ,env Φ cn
[−]
Φgn,env burkolaton keresztüli hőveszteség [W] Ai
i-ik felületelemének mérete [m2]
αi
i-ik felületelem hőátadási tényezője [W/m2K]
θi
i-ik felületelem felületi hőmérséklete [°C]
θint
kazánház belső hőmérséklete [°C]
Pgn,env burkolaton keresztüli fajlagos hőveszteség [-] Φcn
kazán névleges hőterhelése [W] Épületenergetika konferencia
8
Kazánhatásfok névleges terhelésen η100 = η cn − Pgn ,env
[−]
η100 a kazán hatásfoka teljes terhelésen [-] a kazán tüzeléstechnikai hatásfoka [-] ηcn Pgn,env a burkolaton keresztüli fajlagos hőveszteség [-]
Épületenergetika konferencia
9
Égéstermék veszteség égő kikapcsolt állapotában Pch,off [%]
Leírás Olaj- vagy gázüzemű blokkégővel felszerelt túlnyomásos tűzterű kazán, levegő bevezetésben automatikus zárású csappantyúval
0,2
Gázüzemű turbó falikazán, fali égéstermék kivezetéssel
0,4
Olaj- vagy gázüzemű blokkégővel felszerelt túlnyomásos tűzterű kazán, levegő bevezetésben nincs automatikus zárású csappantyú Kémény magasság <10m Kémény magasság >10m
1,0 1,2
Atmoszférikus égőjű gázkazán Kémény magasság <10m Kémény magasság >10m
1,2 1,6
Épületenergetika konferencia
10
Összes készenléti veszteség P0 = Pgn ,env + Pch,off
[−]
P0 az összes készenléti veszteség [-] Pch,off az égéstermék rendszeren keresztüli veszteség [-] Pgn,env a burkolaton keresztüli fajlagos hőveszteség [-]
Mérési módszerek: Kazán készenléti állapotban való üzemeltetése (Stand-By üzem)
Segédfűtés módszere Épületenergetika konferencia
11
Készenléti veszteség a kazánvízhőmérséklet függvényében
Épületenergetika konferencia
12
Kazánterhelés és túlméretezés (t − t ) [−] ϕ= h k (th − tkm ) ϕ kor =
th tk tkm φ Φn ΦAvg φkor
ϕ L
Φn L= Φ Avg
[−]
[−]
a helyiséghőmérséklet [°C] a pillanatnyi külső hőmérséklet [°C] a méretezési külső hőmérséklet [°C] a kazánterhelés [-] a kazán névleges teljesítménye [W] az épület méretezési hővesztesége [W] a korrigált kazánterhelés [-] Épületenergetika konferencia
13
Kazánhatásfok részterhelésen ηg,x =
ηg,x η100 φkor Pt
η100 ⎞ ⎛ 1 ⎜⎜ − 1⎟⎟ ⋅ Pt + 1 ⎠ ⎝ ϕ kor
[%]
a kazán hatásfoka φkor részterhelésen [-] a kazán hatásfoka teljes terhelésen [-] a korrigált kazánterhelés [-] a kazán fajlagos készenléti vesztesége a φ kazánterheléshez tartozó tköz kazánvíz hőmérsékleten [-]
Épületenergetika konferencia
14
Fűtővíz szabályozása t e = (t viz ,m − t h ) ⋅ ϕ
1 1+ M
t v = (t viz ,m − t h ) ⋅ ϕ
1 1+ M
th tk tkm φ tem tvm tviz,m te tv M
+ −
ϕ 2
ϕ 2
⋅ (t em − t vm ) + t h ⋅ (t em − t vm ) + t h
a helyiséghőmérséklet [°C] a pillanatnyi külső hőmérséklet [°C] a méretezési külső hőmérséklet [°C] a kazánterhelés [-] a fűtővíz előremenő hőm. méretezési állapotban [°C] a fűtővíz visszatérő hőm. méretezési állapotban [°C] a átlagos hőmérséklete méretezési állapotban [°C] a fűtővíz előremenő hőmérséklete [°C] a fűtővíz visszatérő hőmérséklete [°C] a radiátor hőmérséklet kitevője [-] Épületenergetika konferencia
15
Különböző kazántípusok kazánhatásfoka 1
0.9
0.8
K a zá n h a tá s fo k
0.7
0.6
Alacsonyhőmérsékletű kazán időjárásfüggő szab.
0.5
Alacsonyhőmérsékletű kazán állandó vízhőm. Szabványos kazán állandó vízhőm.
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Terhelés
Épületenergetika konferencia
16
Szabványos kazán túlméretezése 1
0. 9
0. 8
0. 7
0. 6
1x 0. 5
2x 3x
0. 4
0. 3
0. 2
0. 1
0 0
0. 1
0. 2
0. 3
0. 4
0. 5
0. 6
Épületenergetika konferencia
0. 7
0. 8
0. 9
1
17
Alacsonyhőmérsékletű kazán túlméretezése 1
0. 9
0. 8
0. 7
0. 6
1x 0. 5
2x 3x
0. 4
0. 3
0. 2
0. 1
0 0
0. 1
0. 2
0. 3
0. 4
0. 5
0. 6
0. 7
Épületenergetika konferencia
0. 8
0. 9
1
18
Höfokgyakoriság és kazánterhelés
Épületenergetika konferencia
19
Kazán éves hatásfoka 0,128
η NN =
0,303
5 5
1
∑η i =1
0,388
0,476
0,626
[−]
g ,i
Épületenergetika konferencia
20
Esettanulmányok 1. eset
2. eset
3. eset
4. eset
5. eset
Kazánhatásfok 62,6 % terhelésnél
90.7
93.7
92.2
92.8
85.4
Kazánhatásfok 47,6 % terhelésnél
89.0
93.4
91.7
92.3
82.4
Kazánhatásfok 38,8 % terhelésnél
87.4
93.1
91.2
91.8
79.7
Kazánhatásfok 30,3 % terhelésnél
85.1
92.7
90.4
91.0
76.0
Kazánhatásfok 12,8 % terhelésnél
73.0
90.3
86.0
86.5
58.6
Kazán éves hatásfoka
84.5
92.6
90.2
90.8
75.1
1.
eset: Szabványos kazán, állandó (80/60 °C) kazánvíz hőmérsékletű üzem
2.
eset: Alacsonyhőmérsékletű kazán, időjárásfüggő szabályozással
3.
eset: Alacsonyhőmérsékletű kazán, állandó (80/60 °C) kazánvíz hőmérsékletű üzem
4.
eset: Alacsonyhőmérsékletű kazán 2x túlméretezéssel, időjárásfüggő szab.
5.
eset: Szabványos kazán 2x túlméretezéssel, állandó (80/60 °C) kazánvíz hőm. üzem
Épületenergetika konferencia
21
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
Épületenergetika konferencia
22
