Klímaközpontok energiafelhasználásának elemzése valószínőségelméleti alapon

Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

Klímaközpontok energiafelhasználásának elemzése valószínőségelméleti alapon

Doktori értekezés

Készítette: Kassai Miklós

Témavezetı: Dr. Kajtár László Ph.D. egyetemi docens

Budapest 2011

Budapest University of Technology and Economics Faculty of Mechanical Engineering Department of Building Service Engineering and Process Engineering

Analysis of energy consumption of air handling units based on probability theory

Ph.D. dissertation

Author: Miklós Kassai

Supervisor: Dr. László Kajtár Ph.D. associate professor

Budapest 2011

2

NYILATKOZAT

Alulírott Kassai Miklós kijelentem, hogy ezt a doktori értekezést magam készítettem és abban csak a megadott forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, amelyet szó szerint, vagy azonos tartalomban, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelmően, a forrás megadásával megjelöltem.

Budapest, 2011. április 18.

……….…........................... Kassai Miklós doktorjelölt

3

Tartalomjegyzék

1.

ELİSZÓ ......................................................................................................................... 6

2.

BEVEZETÉS .................................................................................................................. 7

3.

A KLÍMAKÖZPONTOK ENERGIAFELHASZNÁLÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA A HAZAI ÉS NEMZETKÖZI SZAKIRODALOMBAN .. 10 3.1. A klímatechnikai rendszerek fogalma, csoportosítása ............................................ 10 3.2. A klímatechnikai rendszerek energiafelhasználása................................................. 11 3.3. Az energiavizsgálatok módszertana ........................................................................ 16 3.4. A kutatási munkám elméleti alapja ......................................................................... 17 3.4.1. Az energiafelhasználás fizikai modellje............................................................ 17 3.4.2. Az energiafelhasználás matematikai modellje .................................................. 29

4.

A KLÍMAKÖZPONTOK ENERGIAFELHASZNÁLÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA AZ ÚJ ELMÉLETI MÓDSZER ALAPJÁN ...................... 32 4.1. Frisslevegıs levegıkezelı központ főtési és hőtési energiafelhasználása .............. 33 4.2. A hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont főtési és hőtési energiafelhasználása ............................................................................................. 40 4.2.1. A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzelemı rendszer..................... 41 4.2.2. A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzelemı rendszer...... 48 4.3. A visszakeveréses klímaközpont főtési és hőtési energiafelhasználása.................. 53 4.4. A gızbeporlasztás, és annak energiaigénye ............................................................ 60 4.4. A ventilátorok és szivattyúk energiafelhasználása.................................................. 61

5.

EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE............................................................................... 63 5.1. Az elméleti energetikai elemzı módszer alkalmazása............................................ 63 5.1.1. Az épületek mőszaki leírása, ismertetése.......................................................... 63 5.1.1.1. A Váci Utca Center irodaház mőszaki leírása, ismertetése......................... 63 5.1.1.2. A Novotel Budapest Congress épületegyüttes mőszaki leírása, ismertetése64 5.1.1.3. Az Ibis Aero Budapest szálloda mőszaki leírása, ismertetése .................... 66 5.1.2. Az éves energiafelhasználás meghatározása az elméleti módszer és a fogyasztási adatok alapján..................................................................................................... 68 5.1.2.1. A Váci Utca Center irodaház éves energiafelhasználásának meghatározása69

4

5.1.2.2. A Novotel Budapest Congress épületegyüttes éves energiafelhasználásának meghatározása ........................................................................................... 78 5.1.2.3. Az Ibis Aero Budapest szálloda éves energiafelhasználásának meghatározása ........................................................................................... 87 5.2. Az új elméleti módszer összehasonlítása a nemzetközi gyakorlatban alkalmazott eljárásokkal........................................................................................................... 93 6.

ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK....................................................................... 99

7.

ÖSSZEFOGLALÁS ................................................................................................... 102

SUMMARY, UTILIZATION OF THE RESULTS ......................................................... 103 JELÖLÉSJEGYZÉK.......................................................................................................... 104 IRODALOMJEGYZÉK..................................................................................................... 109 Melléklet............................................................................................................................... 117 Köszönetnyilvánítás ............................................................................................................ 121

5

1.

ELİSZÓ Egyetemi tanulmányaim során a klímatechnika szakterület keltette fel a legjobban az

érdeklıdésem. Dr. Kajtár László egyetemi docens úr a BME Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszéken oktatta Klímatechnika és Klímatechnikai rendszerek tárgyak keretén belül kerültem kapcsolatba a klímaközpontok méretezésének és a bennük lejátszódó levegı állapotváltozási folyamatoknak a megismerésével. Az épületenergetika mindig fontos terület volt az épületgépészetben, mely terület az utóbbi évtizedben nagy jelentıséggel bír a megnövekedett energiaárakból adódóan. A klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására vonatkozó kutatási terület aktualitását indokolja, hogy a jelenleg rendelkezésre álló szakirodalmi számítási módszerek és adatok csupán a klímaközpontok energiafelhasználásának hozzávetıleges becslését teszik lehetıvé. A doktori tanulmányaim megkezdése elıtt a témában két TDK dolgozatot (2005-2007.) és diplomamunkát is (2007.) készítettem a témavezetım irányításával. A kutatómunka során mindig fontos követelmény a vonatkozó szakirodalom megismerése és feldolgozása. Ph.D. hallgatóként ERASMUS pályázat keretében ösztöndíjat nyertem el, mellyel fél évet töltöttem Németországban az E.ON Energetikai Kutató Intézetében, az Aacheni Mőszaki Egyetemen (E.ON Energy Research Center, RWTH Aachen, Lehrstuhl für Gebäude-und Raumklimatechnik). Ott a nemzetközi szakirodalom megismerésén túl bekapcsolódtam a tanszéki kutatómunkába, melynek során részt vettem a klímaközpontok üzemének és energiafelhasználásának a vizsgálatára alkalmas laboratóriumi mérıállás fejlesztésében. A félév során elvégzett munkát fel tudtam használni a doktori tanulmányaimhoz, így megismerhettem és összevethettem az általam kidolgozott új elméleti módszer

alkalmazhatóságát

és

eredményeit

a

külföldi

gyakorlatban

alkalmazott

módszerekkel.

6

2.

BEVEZETÉS

Amikor az emberré válás során megismerkedtek ıseink a tőzzel, egyszerre több szempontból is javultak az életkörülményeik. A tőz nemcsak a vadállatok távoltartására szolgált, hanem a segítségével a táplálékot is könnyebben fogyaszthatóbbá lehet tenni, továbbá tartósításra is felhasználható (füstölés, szárítás) volt. A vadászó-győjtögetı életmód azonban még nem okozott jelentékeny környezeti hatást. Ekkor még könnyedén találhattak ıseink elegendı tüzelıt. Az igazi változást a földmővelés megjelenése és elterjedése okozta. Ekkor már az energiafelhasználás is megnıtt, hiszen az emberek házat, istállót építettek maguknak. Az épületek építéséhez és főtéséhez is fára volt szükség, így ekkor elkezdıdtek az erdıirtások. Az energiaigényt a háziállatok takarmányozása is növelte [Asztalos M., Horváth Á., 2010]. Szinte a legutóbbi idıkig (a XVIII. század második felében a gızgép feltalálásáig) a hıenergiát csak melegítésre fordították, kezdetben ételkészítésre és lakóhelyfőtésre, majd különbözı technológiai folyamatokra: fazekasáruk és mész égetésére, ércfeldolgozásra, fémolvasztásra stb. [M. A. Sztürikovics, E.E. Spilrajn, 1984]. Az 1769-es évben James Watt megalkotta a modern gızgépet, és ezzel újabb erıre kapott az energiafelhasználás növekedése. A gızgép, majd ezt követıen a hıerıgépek egész sorának feltalálása mőszaki forradalmat robbantott ki. A széntüzeléső gızgép segítségével más gépeket és termékeket is gyárthattunk. A közlekedés felgyorsult, és a rendelkezésre álló még több energia még több erıforrás feltáráshoz nyújtott lehetıséget. A következı lépést az olaj energiaforrásként történı alkalmazása jelentette. Az Egyesült Államokban már 1814-ben, az Ohio állambeli Marietta városában is voltak mőködı olajkutak, ezeket azonban még víznyerés céljából készítették és heti egy hordónál (159 liter) többet nem igen adtak. Késıbb 1820-tól a Kentucky államban található Cumberland folyó mellett fekvı olajkutakból már napi 100 hordónyi olajt nyertek ki. Az Azerbajdzsanban fekvı Baku melletti kıolaj kutakból 1830-ban 28000 hordó olajt nyertek évente (ez naponta 76,7 hordót jelentett). Az energiaellátás fejlıdésének a következı nagy eseményét a XVIII-XIX. század fordulóján a villamos energia megjelenése jelentette. A villamos energiával megvalósíthatták azt, ami eddig még nem sikerült: az erımőben termelt energia szállítását nagy távolságra, valamint a kis- és nagyfogyasztók közötti elosztását. Az újabb mérföldkövet a világ elsı atomerımőve jelentette, melyet a volt Szovjetunióban tálalható Obnyinszk városában építettek meg 1954-ben, amely reaktor vízhőtéssel es grafitmoderálással rendelkezett [Asztalos M., Horváth Á., 2010]. A XX. század második harmadában a technikai fejlıdés lehetıvé tette azt is, hogy elıre vetítsük világunk alakulását és ennek kapcsán világossá vált a 7

felismerés: a fejlıdésnek korlátjai vannak, és fenntartható fejlıdés csak erıforrásaink (nyersanyag és energiaforrások) következetes takarékoskodásával együtt képzelhetı el. Ez a követelmény nemcsak abból táplálkozik, hogy a meglévı készletek a növekvı felhasználás miatti kimerülés megfogható közelségbe kerültek, hanem abból is, hogy a hagyományos energiahordozók felhasználása jelentıs környezetkárosítást jelent. Nincs más megoldás, mint a hagyományos energiahordozókkal való következetes és szigorú takarékosság, és az energiaigények - egyre nagyobb mértékben - megújuló energiaforrásokból történı kielégítése. Ez természetesen akkor megoldás, ha az ember a további energiaszükségleteiben önmérsékletet tanúsít. Az energiafelhasználás növekedésének oka az ember kényelmének és igényének változása. A változás alapvetıen abban nyilvánul meg, hogy többet, jobbat és kényelmesebben

szeretnénk

elérni,

függetlenül

attól,

hogy

az

ember

közvetlen

energiafogyasztása lényegében megváltozott volna. A mai ember sem fogyaszt, illetve igényel a táplálkozás során nagyobb energiatartalmú élelmiszereket, de ezeknek az élelmiszereknek az elıállítása viszont sokszorta több energiával történik. Az energiafelhasználás növekedésében azzal is tisztában kell lenni, hogy az ember létfenntartásához felhasznált élelmiszer elıállításának az energiaigénye nemcsak a mezıgazdaság, illetve élelmiszeripar fejlıdésével függ össze, hanem megköveteli az ipar, az energetika, a szállítás közremőködését, ezeknek a területeknek a fejlıdését, és ezeken a területeken is számottevı energiafelhasználás-növekedés következik be [Barótfi István, Elmar Schlich, Szabó Márta, 2007]. A civilizált emberi élet ma már elképzelhetetlen a megfelelı mennyiségő és minıségő energia felhasználása nélkül. Az energia mindenütt jelen van az életünkben. A történelem során napjainkig a növekvı igények kielégítése növekvı energiafelhasználással és ezzel együtt a természeti környezet növekvı szennyezettségével jár együtt. Az energia az egyik legfontosabb erıforrássá vált, kellı mennyiségben és alacsony áron való rendelkezésre állása ma a gazdaság mőködésének alapvetı feltétele. Figyelembe kell vennünk, hogy Földünk energiahordozó készletei és a természeti környezet is tőrıképessége határához ért. A legfontosabb, hogy javítsuk a hatékonyságunkat, ami magával vonja a felhasznált energia és a kibocsátott szennyezıanyagok mennyiségének csökkentését [Bihari Péter, 1998]. A fenntartható fejlıdés és a nemzetközi egyezmények (Kiotói Egyezmény) szempontjából is fontos feladat a szén-dioxid-kibocsátás, valamint az energiafelhasználás csökkentése [Sebastian Oberthür, Hermann E. Ott., 1999; Kirill Ya. Kondratyev és mtársai, 2003]. Napjainkban világjelenség a légtechnikai rendszerek és ezen belül a klímatechnikai rendszerek robbanásszerő elterjedése. Segítségükkel az épületek helyiségeiben olyan légállapotot hoznak létre, mellyel biztosítható a benntartózkodó személyek kellemes hıérzete, 8

vagy a telepített technológia problémamentes mőködtetése. Korábban, illetve napjainkban is élı gyakorlat az, hogy a légtechnikai rendszerek tervezésére és kivitelezésére kiírt tender pályázatok elbírálásának fı szempontja a beruházási költség. A nemzetközi gyakorlatban egyre nagyobb teret hódít az energiatakarékos üzemvitel és a minıségbiztosítás. Ugyanis a beruházási költség leszorításának egyik módja a járulékos költségek elhagyása, a silány minıségő anyagfelhasználás, az olcsóbb elemek beépítése. Mindezek növelik az energiafelhasználást és gazdaságtalan üzemvitel felé sodorják a megújuló rendszert. A nem kívánt jelenség visszaszorítása érdekében ún. „életciklus-költség” („Life Cycle Cost” = LCC) szempontot vesznek figyelembe a pályázati tenderek elbírálásakor. Ennek lényege az, hogy a beruházási és üzemeltetési költségeket együttesen veszik figyelembe, a berendezés (rendszer) teljes mőködési (tervezett használati) idıtartamára. Az üzemeltetési költségek tartalmazzák a levegı kezelésének energiaköltségeit, az üzembentartási és karbantartási költségeket, az állagmegóvási költségeket és a tıkéhez kapcsolódó (annuitási) költségeket. Ebben az esetben a minıségbiztosítás és az energiatakarékos üzemvitel nagyobb súllyal jelentkezik, mint a beruházási költség kizárólagos alkalmazásakor. Különösen fontos ennek a szemléletmódnak az elterjedése, mivel a közeljövıben elıtérbe kerülnek:

- az „alacsony energiafelhasználású épületek”, - a „szuper alacsony energiafelhasználású épületek” és - a „passzív épületek” iránti igények.

Továbbá a statisztikai adatok azt bizonyítják, hogy az országban egyre szélesebb körben alkalmazzák az otthonok és a középületek aktív hőtését. Ezeknél az épületeknél jelentısen megnı a szellızés részaránya a teljes energiafelhasználásban. Hasonló problémával kell számolni az utólagosan hıszigeteléssel ellátott épületek üzemeltetésekor is. Ebben az esetben a szellızés energiaszükséglete relatívan nagyobb hányadot képvisel az épület teljes gépészeti rendszerének energiafelhasználásában [Magyar Tamás, 2003; Mikko Nyman, Carey J. Simonson, 2005; Kjell F., William L., 2005]. Itt kapcsolódik ehhez a témakörhöz a kutatómunkám, amelyben egy általánosított, a gyakorlatban elıforduló lehetséges esetekre jól és

hatékonyan

alkalmazható

módszert

dolgoztam

ki

a

klímaközpontok

energiafelhasználásának a meghatározására.

9

3.

A

KLÍMAKÖZPONTOK

ENERGIAFELHASZNÁLÁSÁNAK

MEGHATÁROZÁSA A HAZAI ÉS NEMZETKÖZI SZAKIRODALOMBAN 3.1. A klímatechnikai rendszerek fogalma, csoportosítása Klímatechnikai berendezéseknek nevezzük azt a légtechnikai rendszert, amely a helyiségben egyidejőleg biztosítja az elıírt léghımérsékletet, légnedvességet (azaz a légállapotot), a légnyomást, valamint a levegı összetételét. Ezeket a paramétereket az elıre beállított program szerint változtatja, és a feladata, hogy a helyiségbıl elvezesse a nemkívánatos hıterhelést (főtési, hőtési hıterhelés), anyagterhelést (nedvességterhelés), és a levegıszennyezıdéseket [Recknagel, Sprenger, Schramek, 2000].

A különbözı klímatechnikai rendszerek többféle módon csoportosíthatók.

A klímaberendezés elhelyezése alapján megkülönböztetünk: - helyi klimatizálást, - központi klimatizálást.

A kiszolgált tér jellege alapján beszélhetünk: - komfort klímaberendezésrıl, - technológiai klímaberendezésrıl.

A távozó levegı visszakeverése alapján vannak: - frisslevegıs rendszerek, - elı- vagy utókeveréses rendszerek.

A klimatizált helyiségbe bejuttatott hıhordozó fajtája alapján megkülönböztethetünk: - levegı hıhordozóval üzemelı rendszereket, - levegı + víz hıhordozóval üzemelı rendszereket, - levegı + freon hıhordozóval üzemelı rendszereket.

A szellızı levegı térfogatáram állandósága alapján vannak: - állandó térfogatáramú rendszerek, - változó térfogatáramú rendszerek.

10

A klímatechnikai rendszerben alkalmazott légsebesség (nyomás) alapján vannak: - hagyományos rendszerek, - nagynyomású rendszerek.

Az épületben kialakított zónák (pl. észak és déli zónák) alapján létezik: -

zónás klímatechnikai rendszer,

-

nem zónázott klímatechnikai rendszer.

A kondicionáló berendezések osztályozását tekintve központi klímaberendezésrıl beszélünk akkor, ha az összes helyiség klimatizálásához szükséges levegıt központilag, egy helyen készítjük elı, s a már teljesen elıkészített levegıt elosztó csatornahálózat segítségével juttatjuk a kiszolgálandó helyiségbe [Menyhárt József, 1990]. Kutatómunkámban az ilyen típusú klimatizáló berendezések energiafelhasználását vizsgáltam, melyeket klímaközpontnak vagy levegıkezelı központnak is nevezi a szakirodalom.

3.2. A klímatechnikai rendszerek energiafelhasználása Magyarország energiafelhasználásának közel 40%-át a lakosság, illetve a lakosság által használt épületek (lakóépületek) energiafelhasználása adja. Ez az arány az Európai Unió tagállamaiban is hasonló, és ha figyelembe vesszük az iparban és a közlekedésben lévı hasonló rendeltetéső épületeket is (pl. irodák), ez az érték megközelíti az 50%-ot [Bánhidi László, 2010]. Ezen belül meghatározó hányadot jelent a klimatizálás energiafelhasználása. Kutatómunkám

elsı

szakaszában

a

szakirodalom

feldolgozása

mellett

áttanulmányoztam, hogy milyen hazai és nemzetközi rendeletek állnak jelenleg rendelkezésre a klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására. Hazánkban 2007-ben jelentek meg a MSZ EN 15239 és a MSZ EN 15240 honosított rendeletek, melyek a légkondicionáló és szellıztetı rendszerek ellenırzéséhez adnak útmutatást, ezek elsısorban a beüzemelésre, és a már meglévı rendszerek üzemi paramétereinek a vizsgálatához nyújtanak segédleteket. Magyarországon 2008-ban jelent meg a 264/2008. (XI. 6.) Kormányrendelet, mely a hıtermelı berendezések és légkondicionáló rendszerek energetikai felülvizsgálatáról ad útmutatást, de a rendelet nem jelent egy, a teljes légkondicionáló rendszerre vonatkozó energetikai tanúsítást. Erik Reichert a doktori disszertációjában a Stuttgarti Egyetemen, Németországban kidolgozott egy számítási eljárást, melynek segítségével a levegıkezelı központok nettó 11

energiafelhasználása számítható ki. A módszer a klímaközpontban lejátszódó levegı fıbb állapotváltozási folyamatainak (nedvesítés, hőtés) megfelelıen 4 db zónára osztja a Mollierféle h-x diagramot (1. ábra), és az eljárással a vizsgált tér földrajzi fekvésének megfelelı statisztikai, meteorológiai adatbázis segítségével számolható ki a vizsgált klímaközpont energiafelhasználása.

1. ábra Az egyes zónák a Mollier-féle h-x diagramban [Erik Reichert, 2000]

Adiabatikus nedvesítéssel üzemelı klímaközpont esetén az elıírás szerint az elıfőtı energiafelhasználását az alábbi módon lehet számítani:

Az elıfőtı energiafelhasználása az Ia zónában [Erik Reichert, 2000]: Q1, VE ( Ia ) = m& 1, L ⋅ t ( Ia ) ⋅ [hB − u ⋅ hRA,u − (1 − u ) ⋅ (h AU ( Ia ) + c p , L ⋅ Φ ⋅ (ϑ RA,u − ϑ AU ( Ia ) ))] [kWh/év] (1)

ahol:

m& 1, L [kg/s]

a rendszeren átáramló levegı tömegárama,

t (1a ) [h/év]

a klímaközpont üzemideje,

hB [kJ/kg]

az adiabatikus nedvesítés entalpiája,

u [-]

a visszakeverési arány (levegıkeverés esetén),

hRA,u [kJ/kg]

a belsı levegı (helyiség) entalpiája, 12

h AU ( Ia ) [kJ/kg] a külsı levegı entalpiájának átlagértéke az Ia zónában c p , L [kJ/kgK]

a levegı állandó nyomáson mért fajhıje,

Φ [-]

a hıvisszanyerı megvalósulási foka,

ϑ RA,u [°C]

a belsı levegı (helyiség) hımérséklete,

ϑ AU ( Ia ) [°C]

a külsı levegı hımérsékletének átlagértéke az Ia zónában.

Ugyancsak Németországban, Bert Oschatz professzor úr vezetésével a Zittau/Görlitz Fıiskolán dolgoztak ki egy számítási módszert, amely a légtechnikai és a klímatechnikai rendszerek

energiafelhasználásának

a

meghatározására

ad

útmutatást.

A

módszer

alkalmazásakor adott klímaközpont típusok energiafelhasználásának a meghatározása során táblázatokban rögzített fajlagos energiafelhasználási értékeket ([Wh/m3h] dimenzióban) kell felhasználni, majd így havi bontásban van lehetıség a főtési és a hőtési energiafelhasználását az adott klímaközpont esetében számítani (2. ábra).

2. ábra Az egyes levegıkezelı központ variációk, típusok [Bettina Maria Schmidt, 2007]

A főtıkalorifer nettó főtési energiafelhasználása [Bettina Maria Schmidt, 2007]: Qh∗, b = Qvh ,b + Qvh, ce + Qvh, d [kWh/hó]

(2)

13

ahol:

Qvh,b [kWh/hó] a főtés nettó energiaigénye, Qvh,ce [kWh/hó] a légvezetés hıvesztesége („Wärmeverluste der Luftführung”), Qvh,d [kWh/hó] a levegı elosztó hálózat vesztesége.

A főtés nettó energiaigénye [Bettina Maria Schmidt, 2007]:

Qvh,b = q H ,m ⋅ V&mech,m / 1000 [kWh/hó]

(3)

ahol: q H ,m [Wh/(m3/h)] a főtés fajlagos nettó energiaigénye,

V&mech,m [m3/h]

a szellızı levegı térfogatárama.

A légvezetés hıvesztesége:

Qvh,ce = (1 − η vh,ce ) ⋅ Qvh,b [kWh/hó]

(4)

ahol:

η vh,ce [-]

a hıátadás hatásfoka a helyiségen belül („der Nutzungsgrad Wärmeübergabe an den Raum”).

A levegıelosztó hálózat vesztesége: Qvh,d = f vh,d ⋅ AK , A ⋅ t h∗,op ,mth / 1000 [kWh/hó]

(5)

ahol: f vh,d [W/m2]

a levegıelosztó hálózat hıveszteségi tényezıje,

AK , A [m2]

a légcsatorna felülete az épületen kívül,

14

t h∗,op ,mth [h]

a levegıkezelı központ főtıkaloriferjének üzemideje a vizsgált hónapban.

A hőtıkalorifer energiafelhasználásának a meghatározása a módszer szerint hasonló módon történik. Claude-Alain Roulet kutatása során kidolgozott egy számítási eljárást a helyiségek főtési és hőtési éves energiafelhasználásának a meghatározására, lakó- és nem lakóépületek esetén. A módszer a szellızés éves energiaigényének a meghatározására is közöl számítási eljárást.

A szellızés főtési energiafelhasználása [Ilaria B., Vincenzo C., 2009]: Qve = H ve,adj ⋅ (θ int, set , H , z − θ e ) ⋅ t [MJ/év]; [kWh/év]

(6)

A szellızés hőtési energiafelhasználása: Qve = H ve,adj ⋅ (θ int, set ,C , z − θ e ) ⋅ t [MJ/év]; [kWh/év]

(7)

ahol: H ve ,adj [J/Ks]

a szellızés teljes hıveszteség-tényezıje („the overall heat transfer coefficient by ventilation”),

θ int, set , H , z [°C]

a helyiségben tartani kívánt belsı levegı hımérséklete főtés esetén,

θ int, set ,C , z [°C]

a helyiségben tartani kívánt belsı levegı hımérséklete hőtés esetén,

θ e [°C]

a külsı levegı hımérséklete,

t [Ms]

a vizsgált üzemidı alatt eltelt idıszak, Megamásodpercben (a szabvány F Mellékletében közölt adat).

A számítás elvégezhetı havi bontásban is, ekkor a külsı levegı hımérsékletét az egyes hónapokra jellemzı meteorológiai elıfordulások várható értékével lehet figyelembe venni és számítani. Az elızıekben bemutatott nemzetközi irodalom tanulmányozása alapján összefoglaltam a levegıkezelı központok energiafelhasználásának a meghatározására vonatkozó, a 15

nemzetközi gyakorlatban alkalmazott különbözı módszereket. A különbözı országokban a kutatók által kidolgozott méretezési eljárásokat szabványokban is rögzítették: a VDI 2067 (Blatt 21) Erik Reichert munkája alapján, a DIN V 18599-7/3/5/10 Bert Oschatz professzor úr által vezetett kutatómunka alapján, a prEN ISO 13790 szabványtervezet Claude-Alain Roulet munkája szerint készült. Utóbbit az Európai Unió tagállamai közül Bulgária, Franciaország, Írország, Lengyelország, Magyarország, Szlovákia és Szlovénia is átvett, egyetértve és elfogadva a tervezetben közölt számítási módszereket, eljárásokat (1. melléklet), mely hazánkban 2008-ban lett honosítva és hatályba léptetve MSZ EN ISO 13790:2008 néven.

3.3. Az energiavizsgálatok módszertana A klímaközpontok energiafelhasználása két módon határozható meg. Az üzemelı levegıkezelı központok esetén a tényleges fogyasztási adatok méréssel pontosan meghatározhatók. A 2002/91/EK direktíva és a vonatkozó hazai 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet alapján a tervezés fázisában is meg kell tudni határoznunk az épület várható éves energiafelhasználását. A kutatási téma aktualitását is mutatja, hogy a jelenleg rendelkezésre álló

szakirodalmi

számítási

módszerek

és

adatok

csupán

a

klímaközpontok

energiafelhasználásának hozzávetıleges becslését teszik lehetıvé. Nincsenek pontos, egyértelmő módszerek, a jelenlegi megoldások fıbb célja elsısorban a minısítés, és nem veszik figyelembe az vizsgált klímaközpont beépítési körülményeit, tekintettel a kiszolgált tér igényére, annak hımérlegére, hı- és nedvességterhelésére. A kutatómunkámban a klímaközpontok valós energiafelhasználásának a meghatározására törekedtem, melyhez az épületenergetikai kutatásokban már alkalmazott valószínőségelméleti módszert alkalmaztam, mert ez az eljárás veszi figyelembe kellı pontossággal a külsı légállapot változását az év során, mely változás határozza meg a legfıképpen épületeink és a bennük üzemelı épületgépészeti berendezések éves energiafogyasztását. A gyakorlatban elıforduló jellegzetes felépítéső levegıkezelı központok energiafelhasználásának a meghatározásához új fizikai és matematikai modelleket dolgoztam ki, melyhez a külsı levegı hımérséklet és entalpia tartamdiagramjait használtam fel. Az általam kidolgozott módszer helyességét három épületegyüttes két-két évben mért fogyasztási adataival igazoltam, melyben a klímaközpontok energiafelhasználása része az épületek teljes energiafogyasztásának. A kutatómunkám során a klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására kidolgozott számítási eljárás alkalmazásának felgyorsítása és az alkalmazás egyszerőbbé tétele érdekében készült egy PC szimulációs program, együttmőködve a Budapesti Mőszaki 16

és

Gazdaságtudományi

Egyetem

Mechatronika,

Optika

és

Gépészeti

Informatika

Tanszékével. A programozást Gräff József mérnökmatematikus, tudományos munkatárs végezte el. A program az általam kidolgozott fizikai és matematikai modellek segítségével határozza meg a különbözı felépítéső klímaközpont változatok energiafelhasználását, mely alkalmazásával az energetikai értékelés gyorsan, pontosan és hatékonyan elvégezhetı. A PC szimulációs program piacképes változatának elkészítése után az alkalmazás valamennyi tervezımérnök számára lehetıvé válik.

3.4. A kutatási munkám elméleti alapja 3.4.1. Az energiafelhasználás fizikai modellje A főtéstechnikában az energiafelhasználás meghatározására került bevezetésre a hıfokhíd fogalma (3. ábra). A definíció értelmében valamely τ 0 idıtartamú főtési idıszak hıfokhídját az alábbi integrállal értelmezzük: τ0

Gτ 0 = ∫ [t i − t e (τ )] dτ ; [°C nap]

(8)

0

ahol: t i [°C]

a belsı hımérséklet (főtés esetén),

t e (τ ) [°C] a külsı levegı hımérséklete,

τ [nap]

a főtési napok száma.

Ha t e (τ ) függvényt akár matematikai formában, akár grafikon alakjában elı tudjuk állítani, az integrál értékét meg tudjuk határozni. Gyakori eset az, hogy t e (τ ) függvény helyett az idıszak egyes napjainak közepes hımérséklete áll rendelkezésre. Ekkor a (8) integrálértékét jól megközelíthetjük az alábbi összefüggéssel:

z0

G z0 = ∑ (t i − t ez ) ⋅ ∆z ; [°C nap]

(9)

z =1

ahol: ∆z [nap]

azon idıköz (főtési napok száma), amelyre vonatkozóan a közepes hımérséklet rendelkezésre áll,

ti

[°C]


17

t ez [°C]

a főtési napok külsı hımérsékletének középértéke, melyet átlagos külsı hıfoknak is hív a szakirodalom.

Főtési nap alatt olyan napot értünk, melynek átlaghımérséklete kisebb vagy egyenlı a főtési határhıfokkal. A főtési határhımérséklet, pedig az a napi átlagos hıfok, amely mellett a főtıberendezés üzembe helyezése a tapasztalat szerint szükségesnek bizonyul [Macskásy Árpád, 1971]. A hıfokhidat aszerint, hogy milyen idıszakra vonatkozik téli, havi, heti hıfokhídnak nevezzük. Természetesen a hıfokhíd évrıl évre az idıjárási viszonyok szerint változó, azonban több esztendı átlagának hıfokhídja a kérdéses helyiség vagy vidék klímájára rendkívül jellemzı [Macskásy Árpád, 1971].

IX.

X.

XI.

XII.

I.

II.

III.

IV.

V.

t [°C] 20 18 16,7

16,4

16 14 12 11,1

11,0 10 8 6,0

6 5,1 4 2 1,1

0,9

±0 -2

IX.

X.

XI.

XII.

-1,0 I.

τ [hónap]

II.

III.

IV.

V.

3. ábra Budapest hıfokhídjai a havi közepes hımérsékletek alapján 20/12, 18/10, 15/8 °C belsı és határhıfokra [Macskásy Árpád, 1971]

18

A hıfokhíd a hıfokgyakoriság alapján is megállapítható. A hıfokgyakoriság alatt azt a számot értejük, amely az évenként elıforduló azonos átlagos hıfokú napok számát fejezi ki.

4,0 3,5 3,0 2,5

Év 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0

Nyár Tél

2,0 1,5 1,0 0,5

Tavasz İsz

-20

-10

0

10

20

Évszakok [%]

Év [%]

(4. ábra)

30

[°C] 4. ábra A léghımérséklet napi közepeinek gyakorisági értékei %-ban (70 év). Az évi szaggatott vonal az óraértékek gyakoriságát adja (35 év) [Egyedi László, 1963]

Ha a hıfokgyakoriságot az évi napok számának függvényében ábrázoljuk, akkor kapjuk a hıfokgyakorisági görbét (5. ábra). Az évi főtési napok számát megadó ordináta, a belsı hımérséklet vonala és a hıfokgyakoriság görbéje által bezárt terület adja a hıfokhíd értékét [Homonnay Györgyné, 2000]. napok száma 365 30

315

265

[°C]

165

115

65

15 0

250

300

350 365

c

20 °C

20

315

b

15 °C

10 a ±0

-10

-20

0

50

100

150

200

napok száma

5. ábra Budapest hıfokhídja (a, b, c vonalakkal és az ordinátákkal határolt terület) [Homonnay Györgyné, 2000] 19

Magyarországon 2006-ban jelent meg egy számítási eljárás az épületek energetikai jellemzıinek meghatározására, amelybıl egy rendelet is készült 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet néven, melyben az energetikai értékeléshez az egyensúlyi hımérsékletkülönbség alapján határozható meg a főtési hıfokhíd órafok mértékegységben (6. ábra).

6. ábra A hıfokhíd és főtési idény hossza 20 °C belsı hımérséklet esetén az egyensúlyi hımérsékletkülönbség függvényében [Zöld András, 2006]

Az egyensúlyi hımérsékletkülönbség az a hımérsékletkülönbség, amely mellett a helyiség nyereségáramai a veszteségáramokat fedezik [Zöld András, 2000]. A főtési hıfokhíd analógiájára a külföldi szakirodalmakban alkalmazzák a szellızési és a hőtési hıfokhidat is. A szellızési hıfokhíd a szellıztetési órák és a szellızı levegı hımérsékletének, ill. az ahhoz tartozó pillanatnyi külsı léghımérséklet különbségének a szorzata [Recknagel, Sprenger, Schramek, 2000].

Z hf

G szell = ∑ (t szell − t külsı ) ; [K óra /év]

(10)

1

ahol:

Z hf [óra]

a szellıztetési órák főtés esetén,

t szell

a szellızı levegı hımérséklete,

t külsı

[°C] [°C]

a pillanatnyi külsı hımérséklet minden szellıztetett óra esetén, ahol t szell > t külsı

. 20

A főtési határhıfoknak itt nincs jelentısége, mivel a légfőtés mindig szükséges a szellızı levegı megkívánt hımérsékletének (vagy a helyiség hımérsékletének) az eléréséhez [Recknagel, Sprenger, Schramek, 2000]. Gyakran a szellızı levegı hımérséklete helyett a helyiséghımérséklet vagy az épületben tartani kívánt belsı levegı hımérséklete szerepel a (10) egyenletben, mert ez az érték, ami a legjobban jellemzi az épületet. Ha G szell értékét megszorozzuk a levegı fajhıjével (cp = 1,0 kJ/kg K), akkor megkapjuk az 1kg/h tömegáramú levegı hevítéséhez szükséges hımennyiséget [Recknagel, Sprenger, Schramek, 2000]: Q = G szell ⋅ c p ⋅ 1 [kJ / év] = G szell ⋅ c p ⋅ 1 / 3600 [kWh / év]

(11)

Ezzel a számítási eljárással azonban csak azoknak a szellıztetı berendezéseknek energiafelhasználása számítható, amelyek csupán egyetlen főtıkalorifert tartalmaznak. Magasabb külsı hımérséklet esetén a szellızési hıfokhidat hőtési hıfokhídnak nevezzük. A hőtési hıfokhíd alatt a hőtési órák és a közepes külsı hımérséklet, ill. egy adott befúvási léghımérséklet különbségének szorzatát értjük. A látens terhelés a szárítási és nedvesítési párahíd alapján is számítható. Ennek azonban elınyösebb és a gyakorlatban az energetikai számítások esetén mindenképpen jobban bevált változata az entalpiakülönbség alkalmazása [Recknagel, Sprenger, Schramek, 2000]. A fenti számítási módszerek csak abban az esetben jellemzik a berendezés energiafogyasztását, ha a levegı nedvességtartalma a levegıkezelı folyamat során nem változik. Amennyiben a nedvesítésre is szükség van, úgy a klímaberendezés energiaigényét nem egyedül az áthidalt hımérsékletkülönbség befolyásolja, hanem a szükséges relatív nedvesség is. Ezért teljes képet csak a külsı és belsı levegı hımérsékletének és nedvességtartalmának együttes vizsgálata adhat. Tökéletes megoldást jelenthet pl. hıtartalom-gyakoriság vizsgálata, ilyen természető elsı kísérletként Dr. Bacsó Nándor professzor úr a budapesti léghımérséklet és légnedvesség összetartozó óra értékeinek gyakorisági számait állapította meg (1. táblázat) [Homonnay Györgyné, Zöld András, 1963].

21

% -20-24°C -10-19°C 14-19 20-29 30-39 19 40-49 81 50-59 6 275 60-69 16 645 70-79 15 1 172 80-89 182 90-100 Összesen 37 2 374

-0-9°C 1 20 118 725 2 094 4 474 7 633 10 997 8 002 34 064

0-9°C 16 139 1 053 3 382 7 317 13 745 21 295 28 578 27 090 102 615

10-19°C 40 849 3 779 8 091 13 326 19 319 24 192 23 383 10 231 103 210

20-29°C 59 1 596 9 096 13 982 12 011 8 580 4 525 1 397 124 51 370

30-40°C Összesen 43 159 1 085 3 689 2 203 16 249 964 27 163 81 34 910 4 46 403 4 58 310 1 65 543 1 45 630 4 386 298 056

1. táblázat A budapesti léghımérséklet és légnedvesség összetartozó óra értékei (35 év észlelés értékei)

A táblázat elsı oszlopa a légnedvességtartományt tartalmazza, az egyes függıleges oszlopok, pedig a hıfoktartományokat. A táblázat értékei azt mutatják, hogy valamely légnedvesség és hıfoktartomány 35 év alatt hány óra hosszat fordult elı együttesen. A táblázatból tehát egyrészt következik a külsı levegı hıtartalmának évi változása, másrészt a komplex

légállapot

elıfordulási

gyakorisága

már

jellemzı

a

klímaberendezés

energiafogyasztására. A klimatológiai kutatások során kezdetben ezen adatok alapján készítettek ún. hıtartalom-gyakorisági görbéket, melyeket felhasználva klímaberendezésekre vonatkozó energiagazdálkodási kérdésekkel Dr. h.c. Macskásy Árpád professzor úr is foglalkozott. A kutatómunkája során megállapította, hogy a külsı idıjárás hıtartalomgyakorisági görbe és a szellızı légállapot vonala által meghatározott területek arányosak az év folyamán bevezetendı és elvonandó hımennyiséggel [Macskásy Árpád, 1959]. A témában található eddigi kutatási eredmények nem terjednek ki a mai gyakorlatban üzemelı összetett felépítéső klímaközpontokban lévı levegıkezelı elemek energiafelhasználásának a meghatározására. Tekintettel arra, hogy a levegıkezelı központok felépítése, és a bennük lejátszódó levegı állapotváltozási folyamat igen összetett, szükséges a folyamatot pontosan leíró fizikai és matematikai modellek kidolgozása. Kutatómunkámban ennek a feladatnak a megoldását tőztem ki célul, amelyhez a klimatológiai kutatások során kidolgozott külsı levegı hımérséklet és entalpia tartamdiagramjait használtam fel. A szakirodalomban megtalálható

külsı légállapot tartamdiagramjai [Kiss Róbert, 1980] alapján végzett energetikai vizsgálatok amiatt kedvezıek a klímaközpontok energiafelhasználásának meghatározása szempontjából, mert kidolgozták ıket havi, éves, főtési és hőtési idıszakra is vonatkoztatva, így megállapítható az olyan rendszerek energiafogyasztása is, melyek az üzemeltetésük módjából 22

adódóan az évnek csak bizonyos szakaszában üzemelnek. A nappali és éjszakai (félnapi) bontás is megfigyelhetı a tartamdiagramokon, így tovább pontosítható a csak nappali üzem esetén a 07-19 óra közötti, éjszakai üzem esetén a 19-07 óra közötti, míg folyamatos üzemnél a 0-24 órás idıintervallumok. Különbözı idıszakokra vonatkozó tartamdiagramokat szemléltet a 7. és a 8. ábra, melyeken megfigyelhetı a nappali (07-19 óra közötti) és az éjszakai

(19-07

óra

közötti)

idıszakra

történı

bontás.

Ezeket

a

diagramokat

tartamdiagramoknak [Büki Gergely, 1997], hımérséklet esetében hıfok-gyakorisági görbének, entalpia esetében, pedig hıtartalom-gyakorisági görbének [Homonnay Györgyné,

Zöld András, 1963] is nevezi a szakirodalom.

100

2188 2000 07...19 óra között 19...07 óra között

80 13...16

19...22 22...01 19...07

1000

01...04 04...07

70

16...19 60

07...19 10...13

50

07...10 40

Eloszlás, F, %

τ , óra

1500

90

30 500 a,

b, 0 -20 -16 -12 -10 -8 0 4

10...13

20

07...19

10 0

8 12 16 20 24 28 32 36 40

to , °C

7. ábra A külsı levegı hımérsékletének tartamdiagramja októbertıl márciusig terjedı idıszakban (Budapest 1964-1972 évek átlaga) [Kiss Róbert, 1980]

23

io , kcal/kg 0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24 100

2000

90 19...07 óra között

07...19 óra között

19...22

1500

70

τ , óra

16...19 13...16

60 50

07...19

22...01

1000

80

19...07

40

10...13

Eloszlás, F, %

2196

01...04 30

04...07

10...13 a,

500 07...10

07...19 b, 0

0

10

20 30

40

50 60

20 10

0 70 80 90 100

io , kJ/kg

8. ábra A külsı levegı entalpiájának tartamdiagramja áprilistól szeptemberig terjedı idıszakban (Budapest 1964-1972 évek átlaga) [Kiss Róbert, 1980]

A görbék egyes pontjaihoz rendelt számok az alapul vett idıszak azon idıtartamát jelölik, amelyben a külsı levegı állapotát jellemzı érték az adottnál kisebb, tehát a tartamdiagramok tetszılegesen kiválasztott pontja megmutatja, hogy hány órán át, valamint a szóban forgó idıtartam hány százalékában volt a kiválasztott értéknél alacsonyabb a külsı levegı hımérséklete, illetve entalpiája [Kiss Róbert, 1980]. Kutatómunkám elméleti alapjait a szakirodalom feldolgozása során szerzett információk is képezték, mi szerint az említett tartamdiagramok által meghatározott területek a légkezelés energiaigényével is arányosak [S. Ginestet, D. Marchio, O. Morisot, 2008; Kajtár L., Kassai M, 2007; Peter G. Shild, 2004]. Tanulmányozva azonban a témához kötıdı hazai és nemzetközi kutatásokat és kutatási eredményeket azt tapasztaltam, hogy csak olyan levegıkezelı központok energiafelhasználásának a meghatározására vonatkozó vizsgálatok állnak rendelkezésre, amelyek csak egy-egy levegıkezelı elemet tartalmaznak. Ennek megfelelıen

a

9.

ábra

vonalkázott

területe

a

szellızı

levegı

felmelegítésének

energiaigényével arányos területet mutatja [Kiss Róbert, 1980].

24


Eloszlás, F, %

τ , óra


to , °C

9. ábra A felmelegítés energiaigényével arányos terület [Kiss Róbert, 1980]

A főtési és hőtési energiafelhasználás meghatározásánál figyelembe kell venni, hogy a külsı levegı állapota (hımérséklet, nedvességtartalom és entalpia) a napi periódusidınek megfelelıen, évszakonként módosulva változik [Kajtár L., 2005; Jens P., Sebastian H., Matthias W., 2004; Melanie T. és mtársai, 2007; Malcolm O., Nurul L., 2002; Kajtár L., Kassai M., 2008]. A klímaközpontok energiafelhasználása a főtés, a hőtés, a ventilátor és a szivattyú energiafelhasználásából tevıdik össze [David V. Chadderton, 1993; Arthur A. Bell, 2008; P. Jaboyedoff és mtársai, 2004; Kajtár L., Kassai M., 2008]. Számításukat nagyon megnehezíti, hogy a levegıkezelı központok az év során elsısorban a változó külsı idıjárás, légállapot jellemzık miatt folyamatosan változó teljesítménnyel üzemelnek. A külsı levegı hımérsékletének és entalpiájának tartamdiagramjai segítségével meghatározott hıvisszanyerıvel megtakarított energiamennyiség vizsgálatára a nemzetközi irodalomban is találni eredményeket (10-11. ábra). A 10. ábrán Qr jelöli az éves hıvisszanyeréssel arányos területet.

25

t , [°C]

40 30 távozó levegı 22°C 20

befúvott levegı hımérséklet

10 Qr 0 külsı levegı hımérséklete -10 0

1000

2000

3000

4000

Idı [óra/év]

10. ábra Éves hıvisszanyeréssel arányos terület meghatározása, Németországban végzett kutatások alapján [Recknagel, Sprenger, Schramek, 2000]

11. ábra Éves főtési és hőtési energiafelhasználással és a hıvisszanyeréssel arányos területek meghatározása, Kanadában végzett kutatások alapján [Yaw A. és mtársai, 2005]

A 11. ábra alapján az éves főtési energiafelhasználás hı- és nedvességátvitelére alkalmas hıvisszanyerı nélküli üzemet tekintve [Yaw A. és mtársai, 2005]:

* t des

Qtot = m& s ⋅ ∫ (hdes t =0

t des   *  − hs ,i )dt = m& s ⋅ hdes ⋅ t des − ∫ F (t )dt  [kJ/év]   t =0   *

(12)

26

ahol: m& s [kg/óra]

a szellızı levegı tömegárama,

* t des [óra]

a főtési órák száma, amely idı alatt a főtıkalorifer üzemel,

hdes [kJ/kg]

a szellızı levegı entalpiája,

hs ,i = F (t )

a külsı levegı entalpiájának tartamdiagramja.

A hıvisszanyerıvel megtakarított energiamennyiség: tc*

Qrec = m& s ⋅ ∫ (hs ,o − hs ,i )dt [kJ/év] [kJ/év]

(13)

t =0

ahol: t c* [óra]

a főtési órák száma, amely idı alatt a hıvisszanyerı üzemel,

hs ,o [kJ/kg]

a levegı entalpiája a hıvisszanyerı után.

Tekintettel arra azonban, hogy a levegıkezelı központok felépítése, és a bennük lejátszódó légállapot változási folyamatok igen összetettek, olyan elméleti módon kidolgozott általános számítási módszer jelenleg nem áll rendelkezésre, melynek segítségével a klímaközpontok éves energiafelhasználása jól és megfelelı pontossággal méretezhetı lenne. Az épületenergetikai elemzések a szakirodalomban az ún. reprezentáns nap módszerével hajthatók végre. A reprezentáns nap egyetlen adatsorral jellemzi az egyes hónapokat, évszakokat vagy célszerően választott kisebb-nagyobb idıszakot. A reprezentáns nap összesíti az adott idıpontban a regisztrált elıfordulásokat függetlenül attól, hogy azokat a választott hónap vagy idıszak melyik napján vagy melyik évben rögzítették. Az összesített adathalmaz ily módon valamennyi idıjárási lehetıséget magába foglalja. Magyarországon a klimatológiai megfigyeléseket háromórás periódusban rögzítik (7-8. ábra). Az adott idıpontban felvett adatok három óra terjedelmő idıintervallumokra, napszakokra érvényesek. Az adatrendezést, értékelést segíti, ha az egymáshoz közel álló értékeket egy-egy meghatározott terjedelmő intervallumba foglalják, és meghatározónak az intervallum középértékét tekintik. A feldolgozás során a hımérséklet-elıfordulások szakaszterjedelme 2 °C, az entalpiáé közel 10 kJ/kg. Az intervallumba foglalás következménye, hogy az elıfordulásokat lépcsıs diagramok, hisztogramok ábrázolják. A szakaszközépértékeket összekötı folytonos vonal részben a változások jellegét mutatja, részben megfelelı pontosságú tájékoztatást ad a szakaszközépértékek közötti lehetséges értékek elıfordulásának 27

gyakoriságáról. Ezeknek a hımérséklet és entalpia tartamdiagramoknak további elınye az is, hogy az energiafogyasztást reprezentáló görbe alatti terület egyszerő eszközökkel számolható [Kiss Róbert, 1980]. Klímatechnikai szempontból a külsı légállapot legfontosabb jellemzıi a hımérséklet, nedvességtartalom és az entalpia [Omar M. A. és mtársai, 1999; Kazimierz W., 2007; Barótfi I., Kajtár L., Miklós K., 2009; Joseph C. Lam, Sam C.M. Hui, 1995]. Értékük véletlenszerően változik pillanatról pillanatra [A. HC. van Paassen, I.r and Q.X. Luo, 2002; Teerayut L., Nikorn S., 2006; L. Kajtár, M. Kassai, 2010]. A valószínőségelmélet valamely kísérlet (pl. levegı hımérsékletmérés) elemi eseményeinek halmazát veszi alapul. Minden egyes elemi eseményhez rendelhetünk egy és csakis egy valós számértéket (pl. a mért hımérséklet). Ezen hozzárendeléssel értelmezett függvényt valószínőségi változónak nevezzük. Attól függıen, hogy a valószínőségi változó lehetséges értékeinek halmaza megszámlálható vagy megszámlálhatatlan halmazt alkotnak, a definíció értelmében létezik diszkrét és folytonos eloszlású valószínőségi változó [Monostori Iván, 2002]. A légállapot értékek egy tartományon belül tetszıleges értéket vehetnek fel, így folytonos eloszlású valószínőségi változónak tekinthetjük, melyek elsı ránézésre a Gauss-féle normális eloszláshoz hasonlítanak (12. ábra), mely azonban szimmetrikus függvény szemben a külsı légállapot tartamdiagramjaival, melyekre nem vonatkoznak a normális eloszlást jellemzı matematikai törvényszerőségek. A kutatómunkám során így az energiafelhasználás meghatározására a következı fejezetben (3.4.2.) bemutatott módon, numerikus, közelítı matematikai számítási eljárást alkalmaztam.

F(x) 1 0,5

m

x

12. ábra A normális eloszlás eloszlásfüggvénye [Solt György, 1993]

28

3.4.2. Az energiafelhasználás matematikai modellje A külsı légállapot tartamdiagramjai analitikusan nem ismertek, vagyis az integrandus deriváltjait nem ismerjük, így az általam kidolgozott integrálértékeket numerikusan, közelítı számítási eljárással határoztam meg. A külsı légállapot tartamdiagramjait a szakirodalomból scanner segítségével digitalizáltam, majd a függvényekre pontokat helyeztem, a pontokra pedig görbét illesztettem spine-interpolációval (13. ábra). Erre a feladatra alkalmas volt az Autodesk AutoCAD 2006 nevő szoftver. Ismerve a tartamdiagramok léptékét, az így kapott területek méretei, az integrálok számszerő értékei már numerikusan a program segítségével számolhatóak lettek.

13. ábra A spline-interpoláció alkalmazása Autodesk AutoCAD 2006 nevő szoftverrel

A matematikában a numerikus analízis területén a spline egy olyan speciális függvény, amely szakaszonként polinomokból áll. Interpolációs feladatok megoldásához gyakran elınyben részesítik a spline-interpolációt a polinom interpolációval szemben, mert még alacsony fokú polinomok esetén is hasonló eredményeket szolgáltat. A „spline” megnevezést a függvények egy olyan tág csoportjára használják, amelyeket akár egy, akár többdimenziós adatok interpolációjára és simítására alkalmaznak. A számítógéppel segített tervezésben (CAD) és a számítógépes grafikában a spline megnevezéssel gyakrabban egy szakaszonként polinomokból álló paraméteres görbére utalnak. Ezek a görbék népszerőek, mivel egyszerő az elıállításuk, könnyen és pontosan számíthatók és bonyolult alakzatokat képesek jól közelíteni görbe illesztéssel és interaktív görbe tervezéssel [Tóth Gyula, 2010; Richard H. B. és mtársai, 1987]. A spline az angol neve annak az acélszalag vonalzónak, amellyel mőszaki rajzolók elıre kitőzött pontokon keresztül görbevonalat rajzoltak oly módon, hogy az acélszalagot a csomópontokon átfektették, hogy mellette a rajzeszközt végighúzhassák [Bajcsay Pál, 1978]. 29

A sima interpolációs függvényhez képest a spline-interpoláció meghatározásához valamennyivel több számításra van szükség. Ennek ellenére kedvezı tulajdonságai és numerikus stabilitása miatt széles körben használatossá váltak az utóbbi évek során. Legyen [a,b] végleges zárt intervallum, és legyen x0, x1,…xn ebben az intervallumban az interpolációs alappontok egy halmaza. Feltesszük, hogy az interpolációs alappontok sorrendje növekvı, és az intervallum végpontjai is interpolációs alappontok. Nem tesszük fel azonban, hogy az interpolációs pontok egyenlı távolságban vannak. Legyen f adott függvény, amely legalább minden xi pontban értelmezve van. Az f függvényt egy g függvénnyel akarjuk közelíteni, amely a következı tulajdonságokkal rendelkezik: −

a g interpolálja az f függvényt minden interpolációs alappontban: g(xi) = fi, i = 0,1,…, n.

−

g és g elsı deriváltja folytonosak egész [a,b] intervallumon. Ez biztosítja, hogy a g függvénynek nincsenek „sarkai”,

−

a g többi deriváltja folytonos minden [xi, xi+1] (i=0,1,...,n-1) részintervallumon, és egyoldali határértéke van mindegyik részintervallum végpontjaiban. Az már nem szükséges, hogy a bal és jobb oldali határértékek egyelıek legyenek x tart xi esetén.

−

az elsı és a harmadik feltételeket kielégítı összes függvény közül a b

J [ g ] : ∫ [ g" ( x)]2 dx (14) a

funkcionál értéke minimális. Ez a feltétel azt a követelményt fejezi ki, hogy g interpoláció függvény olyan sima legyen, amennyire csak lehetséges [Peter Henrici, 1985].

Az Autodesk AutoCAD 2006 úgynevezett nem egyenköző racionális B-Spline görbét használ, melyet NURBS nevő görbéknek hív a szakirodalom [Joe Suthpin, 2005]. A NURBS segítségével a másodfokú implicit egyenlettel megoldható görbéket, az úgynevezett kúpszeleteket (kör, ellipszis, parabola, hiperbola stb.) tökéletesen pontosan leírhatjuk, a többi görbével viszont csak közelíthetjük [Szirmay-Kalos László és mtársai, 2006]. A kutatómunkám során a klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására az

általam

kidolgozott

számítási

eljárás

alkalmazásának

felgyorsítása

érdekében

tanszékünkkel együttmőködött a Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 30

Mechatronika,

Optika

és

Gépészeti

Informatika

Tanszéke

is.

Gräff

József

mérnökmatematikus, tudományos munkatárssal ás Dr. Kajtár László egyetemi docens úrral együttmőködve készült egy számítógépes szimulációs program is, mely a különbözı felépítéső és üzemő levegıkezelı központok energiafelhasználását az általam kidolgozott fizikai és matematikai modellek segítségével határozza meg. A kidolgozott program kezelıfelületét és eredménylapját a 2-6. mellékletek mutatják. A munka során Gräff József a tartamdiagramokhoz hasonló próbafüggvényt keresett és ez alapján akarta meghatározni a vizsgált függvények pontjait. A külsı légállapot tartamdiagramjai elsı ránézésre hasonlítanak az arctg függvényre, valamint a szigmoid függvényre, ezek azonban szimmetrikus függvények szemben az említett tartamdiagramokkal (14-15. ábra).

14. ábra Az arctg függvény szemléltetése [Mathematics C. G., 2010]

15. ábra A szigmoid függvény szemléltetése [Mathematics C. G., 2010]

A programozást Gräff József készítette, ebben a tartamdiagramokat több exponenciális függvénnyel közelítette. Ennek az alapformája a következı volt: a ⋅ e −b⋅x

2

+c

+d

(14) 31

A (14) függvény a, b, c, d paramétereit, pedig genetikus algoritmussal határozta meg [Borgulya I., 2004; BME MOGI T. 2010; Várkonyiné Kóczy A. és mtársai, 2002]. Amennyiben az intergrandus deriváltjai léteznek és folytonosak, vagy ha még analitikus is az integrálás határai között, akkor olyan közelítések sorozatát kell elıállítani, amely gyorsan konvergál az integrál értékhez [Peter Henrici, 1985]. A határozott integrál közelítı számítására alkalmas formulák elıállíthatók, ha az integrandust az interpolációs polinomok valamelyikével helyettesítjük [Obádovics J. Gyula, 1989]. Mivel a közelítı függvényeknek nem létezik közelítı primitív függvénye, ezért a program megírása során az integrál meghatározására csak numerikus közelítı módszer jöhetett szóba. Ezek közül számos ismert pl. a trapézszabály, a Simpson-formula, a Rombert-módszer. Tekinettel arra, hogy a közelítı görbék statisztikai eredményekre alapultak (nem mérés eredményei), ezért nem abszolút pontosak, így a nem túl bonyolult, de nem is a legegyszerőbb trapézszabály bizonyult optimális megoldásnak.

4.

A

KLÍMAKÖZPONTOK

ENERGIAFELHASZNÁLÁSÁNAK

MEGHATÁROZÁSA AZ ÚJ ELMÉLETI MÓDSZER ALAPJÁN A levegıkezelı központok általában befúvó és elszívó központokból állnak [Recknagel, Sprenger; Schramek, 2009; Bunse F., 1977; Robert C. Rosaler 1997; Mildred G., 2006, Ashrae Handbook, 2000]. Általános esetben, az épületeket friss levegıvel ellátó, leggyakrabban üzemelı klímaközpontok elemei:

Befúvó központ:

- szőrı 1, - hıvisszanyerı, - elıfőtı, - visszakeverés, - adiabatikus nedvesítı, - utófőtı, - h őt ı, - befúvó ventilátor, - szőrı 2, - gızbeporlasztó.

32

Elszívó központ:

- ventilátor, - szőrı 3, - visszakeverés, - hıvisszanyerı.

A felsorolásban szereplı levegıkezelı elemekbıl építhetı fel egy adott feladat esetében a levegıkezelı központ.

4.1. Frisslevegıs levegıkezelı központ főtési és hőtési energiafelhasználása A klímaközpont felépítésére vonatkozó kapcsolási rajz a 16. ábrán látható. Az ábrán szereplı jelölések az alábbiak:

EF : Elıfőtı, AN : Adiabatikus nedvesítı kamra, H:

Hőtıkalorifer,

UF : Utófőtı, V:

Ventilátor,

S:

Szőrı,

EZS: Esıvédı zsalu.

EZS 2

V2

S3 T

B EZS 1 S 1

AN

EF KM

EF

H N

UF H

V1

S2

UF

SZ

16. ábra A frisslevegıs klímaközpont kapcsolási vázlata

33

Az energetikai számításoknál figyelembe kell venni a levegıkezelı elemek sorrendjét és a klímaközpontban lejátszódó levegı állapotváltozási folyamatokat. A klímaközpontok üzemeltetése során lejátszódó folyamatokat Mollier-féle h-x diagramban lehet szemléltetni a legjobban [W.P. Jones, 2001; W.P. Jones, 1997; Heinz E., 1998; Fred H., Roger G., 2009]. Bizonyos paraméterek adottak, ilyen, pl. a külsı levegı hımérséklete és relatív nedvességtartalma a méretezési állapotban (tKM; ϕ KM), a klímaközpont által elıállított, és a helyiségbe jutatott szellızı levegı, valamint a helyiségbıl távozó levegı paraméterei (tsz,

ϕ sz; tT, ϕ T). A számítások elvégzéséhez tudnunk kell még a szellızı levegı térfogatáramát, a levegıkezelı központ egyes elemein áthaladó levegı sőrőségét, melyet a számítás egyszerősítése érdekében gyakran a felfőtést vagy hőtést jellemzı közepes hımérsékletekhez (a kalorifer elıtti és utáni levegı hımérsékletek számtani középértékéhez) tartozó sőrőségértékeket szokás figyelembe venni (pl. 1,2 kg/m3), akárcsak a méretezés során. A fizikai és matematikai modellek kidolgozása során a távozó légállapotot azonosnak vettem a belsı légállapottal (tB, ϕ B). Az energetikai elemzést nem befolyásolja a belsı légállapot tényleges helyzete a szellızı és a távozó légállapotok között. Az általam kidolgozott számítási eljárással az olyan klímaközpontok energiafelhasználása határozható meg, amelyek üzemét tekintve állandó szellızı levegı térfogatárammal üzemelnek, illetve közelítıleg állandó értékkel vehetı figyelembe.

A légkezelési folyamat energetikai blokkvázlatát a 17. ábra szemlélteti.

V2

tT

HELYISÉG

hT mT = m SZ

ΣQ (τ)

PV2 t K (τ) hK(τ) m SZ

t EF(τ)

EF

hEF(τ) m SZ

Q EF (τ)

V1

t N (τ)

AN

hN (τ) m SZ

m v (τ) Psziv.

H

Q H (τ)

UF

Q UF (τ)

Σm (τ) t SZ hSZ m SZ

PV1

17. ábra A frisslevegıs klímaközpont energetikai blokkvázlata

34

A főtési üzemet tekintve az adiabatikus nedvesítı kamrából kilépı levegı relatív nedvességtartalma a legtöbb klímaközpont esetén 95 %, bár ennek az értéke a porlasztás intenzitásától függ. Az energetikai számításhoz szükséges további adatok ismeretére már rendelkezésre áll a Mollier-féle h-x diagram. Adott légállapotokra vonatkozó folyamatábrát szemléltet a 18. ábra. Az ábrán látható méretezési állapotban az elıfőtés folyamata („KM– EF” szakasz), az adiabatikus nedvesítés folyamata („EF–N” szakasz), majd az utófőtés folyamata („N–UF” szakasz), végül a helyiség hı- és nedvességterhelésébıl adódó, az állapotváltozás irányjelzıjének megfelelı helyiség átöblítése („UF–T” szakasz). EF

30

1,16

25

UF=SZ

1,18 T=B

20 (°C)

1,2 60

15

1,22

50

Léghımérséklet

N

10

1,24

5

1,26

0

1,28

30

1,32

-10

40

20

∆h UF

10

1,3

-5

∆h ∆x

-2

0 ∆hEF

1,34 +2

Mollier féle h-x diagram össznyomás 1000 mbar

h/

0

x

-15 1,36KM

(k

0

1

2

)

0

nedvesség x (g/kg) -1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 kg J/

-20

1,38

4

6

8

50

0

0 25 0

0 -50 00 -10 0 -2 0 0

-4000

-8000

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Parciális vízgıznyomás p (mbar) 10 75 00 0

18. ábra A levegı állapotváltozási folyamatok Mollier-féle h-x diagramban

35

A főtési és a hőtési energiafelhasználást a külsı levegı hımérsékletének és entalpiájának tartamdiagramjai alapján az alábbiak szerint határoztam meg. A frisslevegıs klímaközpont főtési energiafelhasználásának a vizsgálatánál a külsı levegı változása során az elıfőtés az adiabatikus nedvesítés által meghatározott állandó entalpia vonalig történik, ennek következtében a külsı levegı entalpia tartamdiagramját kell alkalmazni a főtési energiafelhasználás meghatározásához. A szellızı levegı ilyen módú nedvesítését az adiabatikus nedvesítıkamra végzi, melyben a finom szemcsékké porlasztott vizet (pl. fúvókákkal) a légáramba juttatjuk, ahol az elpárologva gız fázisba kerül. A fázisátalakuláshoz szükséges energiát a víz a levegıtıl veszi fel, emiatt a levegı hımérséklete érezhetıen csökken [35, 69, 70]. A tartamdiagramon (19. ábra) is jól láthatók a fent említett légállapot paraméterek, ennek megfelelıen szerkeszthetı ki a tartamdiagramon az egyes elemek (elıfőtı, utófőtı) energiafelhasználásával arányos területek. A bemutatott ábrán azzal a közelítéssel éltem, hogy a szellızı és a távozó légállapotot is állandó állapotnak feltételeztem. Természetesen a szellızı légállapot változását is figyelembe lehet venni a főtési idényben. A vizsgálataim során a főtési és hőtési energiafelhasználás meghatározásakor a méretezési állapotoknak megfelelı szellızı és távozó légállapotokat, valamint a méretezési állapotnak megfelelı állapotváltozási irányjelzıket állandó értéknek vettem. Folyamatos üzemő (0-24 óra) levegıkezelı központ esetében a teljes idıszakra vonatkozó tartamdiagramot kell használni, míg nappal vagy éjszaka (07-19 óra vagy 19-07 óra között) üzemelı levegıkezelı esetében értelemszerően a fél napra vonatkozó tartamdiagramot.

100


Eloszlás, F, %

τ tot

h EF = h N h UF = h SZ

FK(h)

τ , óra

UF EF

0 -20 h KM

0 80

h, kJ/kg

19. ábra Az elı- és utófőtı energiafelhasználásával arányos területek a tartamdiagramon 36

A 19. ábra a klímaközpont nappali (07-19 óra közötti) energiafelhasználásának a meghatározásához szükséges tartamdiagramot szemlélteti. A tartamdiagram abszcisszáján a méretezési állapothoz tartozó értékek is láthatóak. Az ábrán szereplı jelölések:

FK (h) [-]

a külsı levegı hıtartalom-gyakorisági görbéje,

hKM [kJ/kg] a külsı levegı entalpiája méretezési állapotban télen, hEF [kJ/kg]

a levegı entalpiája az elıfőtı után, mely azonos az adiabatikus nedvesítı kamrából kilépı levegı entalpiájával ( hN ),

hUF [kJ/kg]

a levegı entalpiája az utófőtı után, mely egyben a szellızı levegı entalpiája ( hSZ ) a téli főtési esetet tekintve.

Ennek megfelelıen határoztam meg a frisslevegıs klímaközpont esetén az egyes levegıkezelı elemek energiafelhasználásának a meghatározására vonatkozó matematikai és fizikai egyenleteket [Kajtár L., Kassai M., 2010; Kajtár L., Kassai M., 2008].

Az elıfőtı energiafelhasználása:

QEF = ρ ⋅V&EF ⋅

hEF

∫ F (h)dh [kJ/év] K

(15)

hKM

ahol:

ρ [kg/m3]

a levegı sőrősége,

V&EF [m3/h]

az elıfőtın átáramló levegı térfogatárama.

Az utófőtı energiafelhasználása:

hUF

QUF

= ρ ⋅ V&UF ⋅ ∫ FK (h )dh [kJ/év]

(16)

hEF

ahol: V&UF [m3/h]

az utófőtın átáramló levegı térfogatárama (frisslevegıs klímaközpont esetén megegyezik az elıfőtın átáramló levegı térfogatáramával ( V&EF )).

37

Az integrál értékek az entalpia tartamdiagram esetén értelemszerően

[kJ ⋅ h / kg ]

dimenzióban adódnak. A számítás során kapott eredmény így az energiafelhasználás mértékegységét, [kJ]-t eredményez. A hőtési üzemet vizsgálva az eljárás menete hasonló (20. ábra). Általános esetben a klimatizálás során 1 db hőtıkalorifer hőti le a klímaközpontba beérkezı levegıt [Peter S. C., Newton B., 2002; S.N. Sapali, 2009]. A külsı méretezési légállapot ( t KM , ϕ KM , hKM ) nyáron a vonatkozó elıírások szerint ismert. A hőtıkalolifer felületének a közepes hımérséklete ( t FK ) a hőtıvíz 7/12°C hıfoklépcsıje esetén a kalorifer bordázata függvényében pontosan számolható, mely közel 11-13°C hımérséklető. KM

30 1,16

25

1,18 SZ

20 (°C)

1,2 60

15

1,22

50

Léghımérséklet

FK

10

1,24

5

1,26

0

1,28

40 30 20 10

1,3

-5

0

1,32

-10

1,34 +2

2

nedvesség x (g/kg) -10 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 )

0

1

kg J/ (k

0

x

1,38


h/

0

-15 1,36 -20

∆hH

4

6

8

0

0

50

25 0

0

00

0 -5 0

- 10

-200

-4000

-8000


20. ábra A hőtés folyamata Mollier-féle h-x diagramban 38

Az említett adatok ismeretében a hőtıkalorifer energiafelhasználásával arányos terület a tartamdiagramon

szerkeszthetı

(21.

ábra).

Az

éves

hőtési

energiafelhasználás

meghatározásakor - tekintettel arra, hogy a hőtési folyamat során a hőtıkalorifer felületén nedvesség kiválás történik (a kalorifert körülvevı levegı nedvességtartalma a hıcserélı felületén kondenzálódik) - az áprilistól szeptemberig terjedı külsı levegı entalpiájának tartamdiagramját kell alkalmazni.

h SZ

τ tot

h KM 100

0

FK (h)

0


h, kJ/kg

Eloszlás, F, %

τ , óra

H

0 100

21. ábra A hőtés energiafelhasználásával arányos terület az entalpia tartamdiagramon

Az hőtıkalorifer energiafelhasználása:

QH = ρ ⋅V&H ⋅

hKM

∫ [1 − F (h)]dh [kJ/év]

(17)

K

hSZ

ahol: V&H [m3/h]

a hőtıkaloriferen átáramló levegı térfogatárama,

hSZ [kJ/kg]

a szellızı levegı entalpiája.

A hőtési energiafelhasználás energiafelhasználása számítható:

WH =

QH [kJ/év] illetve [kWh/év] SEER

ismeretében

a

kompresszorok

elektromos

(18) 39

ahol: SEER [-]

a folyadékhőtı szezonális hőtési teljesítménytényezıje [Jakab Zoltán; Carson Dunlop, 2003].

A folyadékhőtı kompresszorának teljesítménytényezıje a hőtési idıszak során változik, mely változást szezonális átlagértékkel vehetjük figyelembe [Kajtár L., Kassai M., 2008].

4.2. A hıvisszanyerıvel energiafelhasználása

üzemelı

frisslevegıs

klímaközpont

főtési

és

hőtési

A szellıztetı és klimatizáló rendszerek üzemeltetésekor az egyik veszteség a távozó levegıvel elvitt hıáram. A távozó levegıvel elıálló energiaveszteség a téli és nyári méretezési állapotban, a legnagyobb energiaigényő idıszakokban a legjelentısebb. A hıvisszanyerık csoportosításának egyik szempontja alapján beszélhetünk csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıkrıl, valamint hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıkrıl. Az elıbbi esetében a légáramok általában egymástól szilárd fallal elválasztva haladnak, nem léphet fel a két légáram keveredése, így anyagcsere nem történik. A távozó levegı nedvességtartalmának kondenzációja télen elıfordulhat, így szerkezetüknek korrózióállónak kell lennie. A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerı látható a 22. ábrán, mely egy keresztáramú lemezes hıvisszanyerı.

22. ábra Csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerı

A regeneratív rendszerő hıvisszanyerık laza, porózus töltetanyaggal vannak bélelve. A nedvességátadás elısegítésére a benne található betét felületét nedvességet jól lekötı, higroszkopikus anyaggal vonják be. Az acéllemez házon belül a távozó levegı hı- és nedvességtartalmának tekintélyes része - a betét anyagától függıen - átmegy a hıcserélı töltetanyagába, s azt felmelegíti (vagy lehőti), nedvesíti (vagy nedvességtartalmát csökkenti). 40

A hıcserélıt forgó dobként alakítják ki, s a felmelegedett dob elfordulva a külsı térbıl behozott friss levegıvel találkozik (23. ábra) [Lars Keller, 2005; Menyhárt József, 1978; Steve Doty, Wayne C., 2009; Claude-Alain R., 2008].

23. ábra Hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerı

4.2.1. A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzelemı rendszer

A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont felépítésére vonatkozó kapcsolási rajz a 24. ábrán látható. Az ábrán szereplı jelölések az alábbiak:

HV: Hıvisszanyerı, EF: Elıfőtı, AN: Adiabatikus nedvesítı kamra, H:

Hőtıkalorifer,

UF: Utófőtı, V:

Ventilátor,

S:

Szőrı,


41

EZS 1

S1

V2 K

S3 T

T

B

HV AN

EF

EZS 2 T'

K'

EF

H N

UF H

V1 UF

S2 SZ

24. ábra A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont kapcsolási vázlata

Az ábrán látható, hogy a klímaközpontba beérkezı friss levegı („K” légállapot) elıször a hıvisszanyerın halad át („ K’ ” légállapot), majd utána következnek a már ismertetett levegıkezelési folyamatok. A hıvisszanyerık jellemzıje a megvalalósulási fok, amely azt mutatja meg, hogy a főtı vagy főtött közeg hımérsékletváltozása hogy viszonyul a legnagyobb hımérsékletkülönbséghez. A megvalósulási fokot a friss levegıre és a távozó levegıre is az entalpiák, és az abszolút nedvességtartalom segítségével egyaránt fel lehet írni, és a főtési és hőtési esetben értelmezni [AIVC, 1996; Hazim Awbi, 2008; Albert T., William J.Y., 2003; C.-A. Rouleta és mtársai, 2001].

A friss levegıre vonatkozó megvalósulási fok:

ηt =

∆t friss tT − t K

=

tK ' − tK tT − t K

(19)

A távozó levegıre vonatkozó megvalósulási fok:

η tt =

∆tTáv t −t = T T' tT − t K tT − t K

(20)


42

t K (τ)

tT

hK(τ) mSZ

hT mT = mSZ

HELYISÉG

t HV (τ)

t EF (τ)

EF

hHV (τ) mSZ

ΣQ (τ)

B

HV

AN

hEF(τ) mSZ

Q EF (τ)

V1

t N (τ) hN (τ) mSZ

m v (τ) Psziv.

H

UF

Q H (τ)

Σm (τ) t SZ hSZ mSZ

Q UF (τ)

PV1

25. ábra A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont energetikai blokkvázlata

A megvalósulási fok a hıvisszanyerı minıségétıl függıen 70-90% is lehet [Recknagel, Sprenger, Schramek; 2009]. A főtési üzemet vizsgálva a levegıkezelı központban lejátszódó légállapot változásokat Mollier-féle h-x diagramban a 26. ábra mutatja. A diagramban látható még zöld színnel bejelölve a havi átlagos külsı légállapotok burkoló görbe is, mely a külsı légállapot változását mutatja az év során, energetikai vizsgálatra nem alkalmas. 30 EF 1,16 UF=SZ

25

1,18 T=B

20 (°C)

1,2

15

60

1,22

50

Léghımérséklet

N

10

HVM=K' T'

5

1,26

0

1,28

-5

∆h ∆x

20

∆h UF

10

1,3 1,32

-10

30

40

-2

∆hEF

0

1,34 +2


x

-15 1,36KM

h/

0

kg J/

∆h

(k

-10

nedvesség x (g/kg)

)

26. ábra A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont folyamatábrája főtési idıszakban 43

A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont esetén a főtési energiafelhasználás meghatározását a hıvisszanyerı mőködésébıl, és a benne lejátszódó levegı állapotváltozásából adódóan két lépésben lehet megoldani. Elsı lépésben az elı- és utófőtı energiafelhasználása számítandó hıvisszanyerı nélküli esetet feltételezve a 4.1.

fejezetben

ismertetett

energiamegtakarítását,

módon

tekintettel

(27.

annak

ábra),

majd

hıátviteli

a

hıvisszanyerı

tulajdonságára,

a

főtési

hımérséklet

tartamdiagram (28. ábra) segítségével megkapva, a kettı különbsége adja a vizsgált idıszakra vonatkozó főtési energiafelhasználást.

τ tot

100

HVUF


1-ηt

τ , óra

ηt

Eloszlás, F, %

FK (t)

HVEF 0 -20

t KM

FHV (t)

t HVM t N t T t SZ t, °C

0 40

27. ábra A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerı főtési energiamegtakarításával arányos területek a tartamdiagramon

A külsı légállapot változása során, amint a külsı légállapot eléri a nedvesítı kamra utáni légállapotot (téli idıszak utáni melegedés során), a klímaközpont üzemeltetésénél elıfőtıre és nedvesítésre már nincs szükség, a szellızı légállapot elıállításához az utófőtı és a hıvisszanyerı üzemel, így a hıvisszanyerı energiamegtakarításának az utófőtıre jutó hányadát ettıl a légállapottól (nedvesítés utáni légállapottól; t N = 14,5 °C ) kezdve kell figyelembe venni. 44

Ennek megfelelıen határoztam meg a csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont esetén a főtési energiafelhasználás meghatározására vonatkozó fizikai modellt és matematikai egyenleteket.


QEF = ρ ⋅ V&EF ⋅

tN  tN  & ⋅  F (t )dt − F (t )dt  [kJ/év] F ( h ) dh − c ⋅ ρ ⋅ V pl EF K HV ∫h K ∫ ∫ tKM  t HVM KM hEF

(21)

ahol:

c pl [kJ/kg°C] a levegı állandó nyomáson mért fajhıje,

FK (t )

a külsı levegı hıfokgyakorisági görbéje,

t N [°C]

az adiabatikus nedvesítés utáni levegı hımérséklete,

t KM [°C]

a külsı levegı hımérséklete méretezési állapotban,

t HVM [°C]:

a levegı hımérséklete a hıvisszanyerı után, méretezési állapotban, értéke a megvalósulási foktól, a helyiséget elhagyó távozó levegı állapotától, valamint a külsı légállapottól függ ( t HVM = t K ' ).

FHV (t )

a hıvisszanyerı utáni levegı hımérsékletének a vonala, mely a megvalósulási fok, a helyiséget elhagyó távozó levegı állapota és a külsı légállapot tartamdiagramja alapján szerkeszthetı meg.

Az utófőtı energiafelhasználása: hUF tT  tT  QUF = ρ ⋅V&UF ⋅ ∫ FK (h )dh − c pl ⋅ ρ ⋅ V&UF ⋅  ∫ FK (t )dt − ∫ FHV (t )dt  [kJ/év] tN  hEF tN

(22)

ahol:

tT [°C]

a helyiséget elhagyó távozó levegı hımérséklete.

A hőtési energiafelhasználást vizsgálva az eljárás menete hasonló. A külsı levegı a klímaközpontba beérkezve elıször áthalad a hıvisszanyerın (K-K’ pontokat összekötı szakasz), mely a távozó levegı alacsonyabb hımérséklete miatt hől, majd a hőtıkaloriferen 45

áthaladva, tovább hőlve áll elı a hőtıkalorifer utáni légállapot (K’-SZ). A levegı állapotváltozásának a folyamatát szemlélteti a 28. ábra.

K

30

T'

1,16

25

∆h ∆x

1,18

T

20

SZ

1,2 (°C)

HVM=K'

60

15

1,22

Léghımérséklet

10

1,24

5

1,26

0

1,28

1,32

-10

∆h H

40 30 20 10

1,3

-5

∆hHV

50

FK

-2

0

1,34 +2


h/

0

x

-15 1,36

) kg J/ (k

nedvesség x (g/kg) -10 1,38 -20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 0

2

4

6

8

50

0

0 25 0

0 - 50 00 -10 0 -2 0 0

-4000

-8000


28. ábra A hőtés folyamata Mollier-féle h-x diagramban, rekuperatív hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont esetén

Az említett adatok ismeretében a hıvisszanyerı által megtakarított hőtési energia mennyisége szerkeszthetı (29. ábra).

46

1-ηt ηt

τ tot

100

FHV (t)

Eloszlás, F, %

HV τ , óra


FK (t)

0 t SZ t T t HVM t KM 36

0 0

t, °C 29. ábra A csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerı hőtési energiamegtakarításával arányos terület a tartamdiagramon

Ennek megfelelıen határoztam meg a csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont esetén a hőtési energiafelhasználás meghatározására vonatkozó matematikai és fizikai egyenletet.

Az hőtıkalorifer energiafelhasználása:

QH = ρ ⋅ V&H ⋅

t HVM tKM  & [ 1 − F ( h ) ] dh − c ⋅ ρ ⋅ V ⋅ [ 1 − F ( t ) ] dt − [ 1 − F ( t ) ] dt   [kJ/év] (23) pl H K ∫ K ∫ ∫ HV hSZ tT  tT 

hKM

A (21-23) egyenletek jobb oldalán a negatív elıjelő tag a hıvisszanyerı által megtakarított

főtési

illetve

hőtési

energia

mennyiséget

jelenti.

A

hőtési

energiafelhasználásának a vizsgálatánál a kompresszor elektromos energiafogyasztásának számítása a már ismertetett (18) összefüggés segítségével végezhetı el.

47

4.2.2. A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzelemı rendszer

A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont felépítésére vonatkozó kapcsolási rajz a 30. ábrán látható. Az ábrán szereplı jelölések az alábbiak:

HV : Hıvisszanyerı, EF : Elıfőtı, AN : Adiabatikus nedvesítı kamra, H:

Hőtıkalorifer,

UF : Utófőtı, V:

Ventilátor,

S:

Szőrı,


EZS 2

V2 T'

S3 T

T

HV

B

EZS 1 S 1

AN

EF K

K'

EF

H N

UF H

V1 UF

S2 SZ

30. ábra A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont kapcsolási vázlata

A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerık esetén hı- és nedvességátvitel is történik a klímaközpontba beérkezı friss levegı és a helyiséget elhagyó távozó levegı között [Sebastion F., és mtársai, 2004]. A dob töltetanyaga a levegı nedvességének egy részét megköti, majd a nedvesség száraz levegıben újra felszabadul. Így a külsı (téli) levegı, amely 48

már a kezelés során felmelegszik, képes a töltet anyagából a nedvességet ismét elvonni [Menyhárt József, 1978], mely azt eredményezi, hogy az adiabatikus nedvesítı kamra vízigénye kisebb lesz, ezáltal a szivattyúzási munka és a szivattyú energiafogyasztása csökken mind a hıvisszanyerı nélküli frisslevegıs, mind pedig a csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközponttal szemben. A légkezelési folyamat energetikai blokkvázlatát a 31. ábra szemlélteti.

mHV (τ)

V2

tT

HV

HELYISÉG

hT mT = m SZ

Q HV (τ)

ΣQ (τ)

PV2

t K ( τ)

t HV (τ)

hK(τ) m SZ

hHV (τ) m SZ

t EF (τ)

EF

hEF (τ) m SZ

Q EF (τ)

V1

t N (τ)

AN

h N ( τ) m SZ

m v (τ) Psziv.

H

Q H (τ)

UF

Q UF (τ)


PV1

31. ábra A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont energetikai blokkvázlata

A főtési esetet vizsgálva a levegıkezelı központban lejátszódó légállapot változásokat Mollier-féle h-x diagramban mutatja a 32. ábra [John G., W. David B., 1996]. Az ábrán is látható, hogy az adiabatikus nedvesítés folyamatát szemléltetı szakasz („EF-N” szakasz) megrövidül a korábbi esetekhez viszonyítva.

49

30 1,16

25

UF=SZ

1,18 T=B

20 (°C)

15

Léghımérséklet

1,2

10

60

1,22

50

EF

1,2 1,26

5

∆h 0 ∆x

3

N

HVM

T'

1,28

0

20 10

1,3

-5

40

∆h UF

0

1,32

-10

∆hEF

1,34 +2


h/

0

x

-15 1,36KM

J/ (k

nedvesség x (g/kg) -10 ∆hHV 1,38 -20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0 ) kg

0

2

4

6

8

0 50

0 25 0

0 - 50 00 -10 0 -200

-4000

-8000


32. ábra A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont folyamatábrája főtési idıszakban

Tekintettel az ilyen mőködéső hıvisszanyerı hı- és nedvességátviteli tulajdonságaira, a főtési energiafelhasználás meghatározásához a külsı levegı entalpia tartamdiagramját alkalmaztam (33. ábra).

50

h UF = h SZ

FK (h)

τ , óra

100


ηt

1-ηt

FHV (h)

Eloszlás, F, %

τ tot

UF HV EF

0 -20 h KM

0 h HVM h EF h T h, kJ/kg

80

33. ábra A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyrıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont energiafelhasználásával arányos területek a tartamdiagramon

A hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerı nedvesség átviteli tulajdonságának köszönhetıen a külsı légállapot változásával az elıfőtı teljesítménye nagyobb mértékben csökken a csak hıátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı klímaközponttal szemben. Ennek megfelelıen a tartamdiagramon kiszerkesztett elıfőtınek megfelelı tartomány is igen kis terület.


QEF = ρ ⋅ V&EF ⋅

hEF

∫ F (h )dh [kJ/év]

(24)

HV

hHVM

ahol:

FHV (h)

a hıvisszanyerı utáni légállapot vonala a tartamdiagramon, mely a megvalósulási fok, a helyiséget elhagyó távozó levegı entalpiája, valamint

a külsı

levegı

entalpiájának

tartamdiagramja

alapján

szerkeszthetı,

hHVM [°C]

a levegı entalpiája a hıvisszanyerı után, méretezési állapotban. 51


hUF

QUF

= ρ ⋅ V&UF ⋅ ∫ FHV (h )dh [kJ/év]

(25)

hEF

A hőtési energiafelhasználást vizsgálva az eljárás menete hasonló. A klimatizálás során a hőtési üzemet tekintve a klímaközpontban lejátszódó levegı állapotváltozásokat szemlélteti a 34. ábra.

KM

30

T'

1,16

(°C)

25

∆h ∆x

1,18

20

SZ

Léghımérséklet

1,2

15

HVM

T

60

1,22

50

FK

10

1,24

5

1,26

0

1,28

40

∆hHV

∆hH

30 20


34. ábra A hőtés folyamata Mollier-féle h-x diagramban, hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont esetén

Az ismertetett légkezelési folyamatok alapján szerkesztettem ki a hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı frisslevegıs klímaközpont esetén a hőtıkalorifer energiafelhasználásával arányos területet az entalpia tartamdiagramon (35. ábra).

52

1-ηt ηt

h SZ h HVM h KM FHV (h)

100

HV

τ , óra

H

0

F K(h)

0


hT h, kJ/kg

Eloszlás, F, %

τ tot

0 100

35. ábra A hőtés energiafelhasználásával arányos terület, hı- és nedvességátvitelre alkalmas hıvisszanyerıvel üzemelı klímaközpont esetén

Az hőtıkalorifer energiafelhasználása: hHVM  hT  & QH = ρ ⋅ VH ⋅  ∫ [1 − FK (h )]dh + ∫ [1 − FHV (h )]dh [kJ/év]  hSZ  hT

(26)

A kompresszor elektromos energiafogyasztásának számítása a (18) összefüggés által ismertetett módon végezhetı el.

4.3. A visszakeveréses klímaközpont főtési és hőtési energiafelhasználása Az energiamegtakarítás másik leggyakrabban alkalmazott formája a visszakeverés [Ross M., 2008; Robert M., 2007; Alan J. Zajac, 1997]. A rendszerek zöménél a távozó levegı energiatartalmának jelentıs részét a keverés során hasznosítani lehet. A keverésnek azonban vannak korlátai, pl. belsı levegıminıségi elıírások, követelmények miatt [Menyhárt József, 1990]. A visszakeveréses levegıkezelı központok esetén attól függıen, hogy a távozó levegı visszakeverése az adiabatikus nedvesítés elıtt vagy után történik, beszélhetünk elı- vagy 53

utókeveréses klímaközpontról. A levegı hıhordozóval üzemelı levegıkezelı központok nagy része a gyakorlatban elıkeveréses rendszerő. Tekintettel arra, hogy a két rendszerben lejátszódó légállapot változások szempontjából nagy különbség nincs, az elıkeveréssel üzemelı klímaközpontot mutatom be, melynek a felépítésére vonatkozó kapcsolási rajz a 36. ábrán látható. Az ábrán szereplı jelölések az alábbiak:

EF: Elıfőtı, VK: Visszakeverés, AN: Adiabatikus nedvesítı kamra, H:

Hőtıkalorifer,

UF: Utófőtı, V:

Ventilátor,

S:

Szőrı,


EZS 2

V2

S3 T

B

VK EZS 1 S 1

AN

EF KM

EF

H N

UF H

V1

S2

UF

SZ

KVM

36. ábra A visszakeveréses klímaközpont kapcsolási vázlata


54

V2

tT hT mT = m SZ

K

(τ)

hK(τ) m friss

t EF (τ)

EF

hEF(τ) m friss

Q EF (τ)

t rec. h rec. m rec.

HELYISÉG

ΣQ (τ)

PV2

t KV (τ) hKV (τ) m SZ

V1

t N (τ)

AN

hN (τ) m SZ

m v (τ) Psziv.

H

Q H (τ)

UF

Q UF (τ)


PV1

37. ábra A visszakeveréses klímaközpont energetikai blokkvázlata

A főtési üzemet vizsgálva a 38. ábrán is látható, hogy a klímaközpontba beérkezı friss levegı az elıfőtın áthaladva felmelegszik („KM-EF” szakasz), majd a helyiséget elhagyó távozó levegıvel keveredik („EF-T” keveredési egyenes). Molliere-féle h-x diagramban a keverés folyamata jól szemléltethetı. Így a keveredési folyamat során elıáll a kevert légállapot, melyet keverési pontnak hív a szakirodalom („KVM” pont) [Menyhárt J., 1978; Shiping H. és mtársai, 1999]. Majd a keverés után főtési idıszakban adiabatikus nedvesítés („KVM-N” szakasz), utófőtés („N-UF” szakasz) következik.

55

30 1,16 UF=SZ

25

1,18 l2 T=B

20 (°C)

1,2

15

KVM

l1

60

1,22

50

Léghımérséklet

N EF

10

1,24

5

1,26

0

1,28

40

30 20

1,32

-10

∆h UF

10

1,3

-5

∆h ∆x

-2

0

1,34 +2


h/

0

x

-15 1,36KM

∆hEF nedvesség x (g/kg) -10 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 (k

0

0

1

2

) kg J/

-20

1,38

4

6

8

0 50

0 25 0

0 -50

00 -10 0 -200

-4000

-8000


38. ábra A visszakeveréses klímaközpontban lejátszódó levegı állapotváltozási folyamatok főtés esetén

A 38. ábra jól szemlélteti, hogy a keverési folyamat energiamegtakarítást eredményez, az elıfőtı teljesítmény igénye („KM-EF” szakasz rövidebb, mint a friss levegıs klímaközpont esetében), és az adiabatikus nedvesítı kamra vízigénye („KVM-N” szakasz) is kisebb lesz, ezáltal az energiafelhasználásuk is a külsı légállapot változásától függıen alacsonyabb lesz. További energiamegtakarítást eredményez, hogy az elıfőtın csak a frisslevegıt kell felmelegíteni. A visszakeveréses klímaközpontnál a keverés folyamatát meghatározza a

visszakeverési arány, mely a visszakevert levegı mennyiségének és a szellızı levegı 56

mennyiségének a hányadosa. A visszakeverési arány a h-x diagramban bejelölt karok arányával számolható, a tömegáramokkal és a térfogatáramokkal is felírható, és kifejezhetı belıle a visszakevert levegı (recirkuláltatott levegı) mennyisége is [Lars Keller, 2005]:

 l → V&rec = V&SZ ⋅  1  l1 + l 2

m& rec V&rec l = = 1 m& SZ V&SZ l1 + l 2

  [m3/h] 

(27)

Ennek ismeretében határozható meg a klímaközpontba beérkezı friss levegı

térfogatárama is:

V& friss = V&SZ − V&rec [m3/h]

(28)

A levegımennyiségek ismerete és aránya az energiafelhasználás meghatározása szempontjából is fontos szerepet játszik. A visszakeveréses klímaközpontok esetén a külsı légállapot változása során az elıfőtı egy állandó hımérséklet értékig ( t EF ) főti fel a klímaközpontba beérkezı friss levegıt, így a főtési energiafelhasználás meghatározásához a külsı levegı hımérséklet tartamdiagramját kell alkalmazni (39. ábra).

t N t T t SZ = t UF

τ tot

100

F N (t) Eloszlás, F, %

τ , óra


FK (t)

UF EF l1 l 2

0 -20 t KM

0

t EF t KVM

40

t, °C 39. ábra A főtési energiafelhasználással arányos területek, visszakeveréses klímaközpont esetén 57


t EF

QEF

= c pl ⋅ ρ ⋅ V& friss ⋅ ∫ FK (t )dt [kJ/év]

(29)

t KM

ahol:

V& friss [m3/h]

a klímaközpontba beérkezı, az elıfőtın átáramló levegı térfogatárama,

t EF [°C]

a levegı hımérséklete az elıfőtı után.


tUF

QUF

= c pl ⋅ ρ ⋅ V&SZ ⋅ ∫ FN (t )dt [kJ/év]

(30)

tN

ahol:

FN (t )

az elıfőtött, kevert és nedvesített levegı hımérsékletének a vonala tartamdiagramon,

V&SZ [m3/h]

a keverés utáni, az utófőtın átáramló szellızı levegı térfogatárama,

tUF [°C]

a levegı hımérséklete az utófőtı után,

t N [°C]

a levegı hımérséklete az adiabatikus nedvesítés után.

A hőtéses üzemben a levegıkezelı központba beérkezı friss levegı a főtési idıszakhoz hasonlóan összekeveredik a távozó levegıvel („KM-KVM” szakasz), majd ezt a folyamatot követıen hőtés következik (”KVM-SZ” szakasz) (40. ábra).

58

KM

30

l1

1,16

Léghımérséklet

(°C)

25

1,18

T

∆h ∆x

20

SZ

1,2

15

KVM

l2

60

1,22

10

1,24

5

1,26

0

1,28

FK

50 40

∆h H

30 Mollier féle h-x diagram össznyomás 1000 mbar

20

40. ábra A hőtés folyamata Mollier-féle h-x diagramban visszakeveréses klímaközpont esetén

A

hőtési

energiafelhasználás

meghatározásánál

a

külsı

levegı

entalpia

tartamdiagramján a hőtıkalorifer energiafogyasztásával arányos területet a 41. ábra mutatja.

l 2 l1 h SZ h KVM h KM 100

FKV (h)

τ , óra

H

0

0

FK(h)


hT hK , kJ/kg

Eloszlás, F, %

τ tot

0 100

41. ábra A hőtési energiafelhasználással arányos terület visszakeveréses klímaközpont esetén 59

Az hőtıkalorifer energiafelhasználása: hKVM  hT  & QH = ρ ⋅ VH ⋅  ∫ [1 − FK (h )]dh + ∫ [1 − FKV (h )]dh [kJ/év] hT  hSZ 

(31)

ahol:

FKV (h)

a kevert levegı entalpiájának a vonala a tartamdiagramon, mely a visszakeverési arány, a távozó levegı entalpiája és a külsı levegı tartamdiagramja alapján szerkeszthetı meg,

hKVM [kJ/kg] a kevert levegı entalpiája méretezési állapotban.

A kompresszor elektromos energiafogyasztásának számítása a (18) összefüggés által ismertetett módon végezhetı el.

4.4. A gızbeporlasztás, és annak energiaigénye Az eddig bemutatott levegıkezelı központok energetikai vizsgálata során az egyes klímaközpontokban a levegı nedvesítése adiabatikus nedvesítı kamrával történt. A nedvesítési eljárások másik formája a gızbeporlasztás. Ebben az esetben a nedvesítési mód a gız entalpiájával egyenlı állapotváltozási irányjelzı mentén történik [Recknagel, Sprenger, Schramek, 2000; Christoph Schmid, 2004; K.H. Grote, J. Feldhusen, 2007]. A szükséges gızigényt az adott idıszakra vonatkozó külsı levegı nedvességtartalom tartamdiagramja alapján, illetve abból számolható átlagos külsı levegı nedvességtartalom alapján határozható meg. Amennyiben a gızbeporlasztáshoz érkezı levegı nedvességtartalma azonos a külsı levegı nedvességtartalmával, a gızigény az alábbi módon határozható meg: τ

τ

[

]

mg = ρ ⋅ V& ⋅ ∫ [xki − xkülsı (τ )]dτ =ρ ⋅ V& ⋅ ∫ xki − x külsı dτ [kg/év] 0

(32)

0

ahol:

xkülsı (τ ) [g/kg]

külsı levegı abszolút nedvességtartalma. Az átlagos értéke október-

március idıszakra vonatkozó átlagérték a tartamdiagram alapján éjjel, illetve nappal egyaránt x külsı = 2,99 g/kg.

x ki [g/kg]

a gızbeporlasztó utáni levegı abszolút nedvességtartalma.

60

Amennyiben a gızbeporlasztáshoz érkezı levegı nedvességtartalma nem azonos a külsı levegı nedvességtartalmával (pl. visszakeverés miatt): τ

mg = ρ ⋅ V& ⋅ ∫ [xki − xbe ]dτ [kg/év]

(33)

0

ahol:

xbe [g/kg]

a gızbeporlasztóba belépı levegı abszolút nedvességtartalma.

A gız elıállításához szükséges energia QG = mg ⋅ hg = mg ⋅ (ro + c pg ⋅ t ) [kJ/év]

(34)

ahol:

ro [kJ/kg]

a víz párolgáshıje, értéke t = 0 °C hımérsékleten r0 = 2501 [kJ/kg],

c pg [kJ/kgK] a levegıben lévı vízgız fajhıje állandó nyomáson, t [°C]

a levegı hımérséklete [Környey Tamás, 2007].

4.4. A ventilátorok és szivattyúk energiafelhasználása A ventilátorok a levegı továbbítását végzik, a szivattyúk pedig közvetítik a hideg és meleg energiát szállító közeget a klímaközpont hıcserélıi felé, valamint adiabatikus nedvesítés esetén a víz porlasztásához szükséges víz mennyiségét [Malcolm O., 1998]. A ventilátorok és a szivattyúk energiafelhasználása viszonylag egyszerő összefüggésekkel meghatározhatók.

A ventilátor energiafelhasználása [Hermann R, Klaus F., 2009]: τ

V&vent ⋅ ∆pö dτ [kWh/év], . η η vent mot 0

Wvent = ∫

(35)

ahol: V&vent [m3/s] a ventilátor légszállítása, ∆pö [Pa]

a ventilátor össznyomásemelése,

η vent ;η mot

a ventilátor és a motor hatásfoka,

61

τ [h]

a ventilátor üzemideje.

A szivattyú energiafelhasználása: τ

V&sziv ⋅ H dτ [kWh/év], η .η mot 0 sziv

Wsziv = ∫

(36)

ahol: V&sziv [m3/s] a szivattyú szállítása, H [Pa]

a szivattyú emelımagassága,

η sziv ;η mot

a szivattyú és a motor hatásfoka,

τ [h]

a szivattyú üzemideje.

Az integrálást az éves üzemidıre vonatkozóan kell elvégezni. Jellemzı üzemidı a csak nappali, illetve a folyamatos 24 órás üzem. A szivattyú és a ventilátor esetében még lehet azzal a közelítéssel élni, hogy az üzemidı alatt a munkaponti adatokat állandónak vesszük, ebben az esetben az integrál könnyen meghatározható. Az éves energiafelhasználás ismeretében az áramdíj és hıdíj alapján az üzemeltetés költsége is meghatározható. A kutatómunkám és az energiafelhasználás elemzése során eddig bemutatott vizsgálataim alapján az alábbi következtetést vontam le:

-

a hőtési és a főtési energiafelhasználás meghatározásakor összetett felépítéső klímaközpont (elıfőtı, utófőtı, nedvesítı egység, hıvisszanyerı, keverı elem, stb.) esetén egy-egy elem energiafelhasználása önállóan nem vizsgálható,

-

a levegıkezelı központ kialakításától függıen az egyes elemek be- és kimenı paraméterei egymással kényszerkapcsolatban vannak,

-

emiatt az energetikai elemzések során külön kezelendık a frisslevegıs, a visszakeveréssel, valamint a hıvisszanyerıvel üzemelı klímaközpontok.

62

5. EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE 5.1. Az elméleti energetikai elemzı módszer alkalmazása A kutatómunkám során 3 db épületegyüttes energetikai jellemzıinek a meghatározását végeztem el a jelenleg érvényben lévı számítási eljárás (7/2006. (V. 24.) TNM rendelet) alapján, valamint az általam kidolgozott valószínőségelméleti módszerrel. Az épületekben összesen 30 db levegıkezelı központ üzemel, melyek energiafelhasználását határoztam meg, és az így kapott eredményeket összevetettem a tényleges fogyasztási értékekkel. Így lehetıségem volt az új kidolgozott elméleti módszer ellenırzésére. A vizsgálatoknál alapul vett levegıkezelı központok nagy száma alapján (30 db) kijelenthetı, hogy a valószínőségelméleti módszer eredményének a pontossága nagy biztonsággal ellenırizhetı volt. A kutatómunkám során az energetikai értékelésnél a rendelet szerinti egyszerősített és részletes

számítást

egyaránt

elvégeztem.

A

részletes

számításnál

a

fajlagos

hıveszteségtényezı meghatározásánál az indirekt sugárzási nyereséget is figyelembe vettem, a

főtési

hıfokhíd

meghatározását,

pedig

a

rendelet

által

közölt

egyensúlyi

hımérsékletkülönbség alapján végeztem el.

5.1.1. Az épületek mőszaki leírása, ismertetése 5.1.1.1. A Váci Utca Center irodaház mőszaki leírása, ismertetése Az egyik épület a Váci Utca Center nevő irodaház, mely Budapesten a Váci utca 81. szám alatt helyezkedik el. Az irodaház alapterülete 1870 m 2 , mely három toronyrészbıl áll: II. számú tömb a középsı torony a legmagasabb, mely kilenc emelet magas, a Váci utcai rész (I.) hét emeletbıl áll, míg a Molnár utcai torony (III.) legmagasabb része a nyolcadik emeletig emelkedik. A 42. ábra az épület elhelyezkedését és tagolását szemlélteti.

42. ábra Az irodaház felépítése

63

Az irodaházban két darab, egyenként 580-675 kW teljesítményő Viesmann PAROMAT-DUPLEX/RU-KR típusú nagyvízterő kazán biztosítja a főtéshez szükséges hıigényt, melyet két darab WEISHAUPT G5/1-D/ZD tipusú gázégı táplál és állítja be az égéshez szükséges megfelelı tüzelıanyag-levegı keveréket. Az így elıállított főtési energia egy része Wesper 1020 típusú fan-coil egységeket lát el, melybıl 684 db van, és összteljesítményük 457 kW, a másik része a főtési energiának 6 db levegıkezelı központ főtıkaloriferjeinek igényét elégíti ki, melynek összteljesítmény igénye 472 kW. A maradék főtési teljesítmény a folyosókon található radiátorokat látja el, valamint használati melegvíz elıállítására szolgál. Az épület tetıszintjén található két darab, egyenként 450 kW teljesítményő YORK YCAM-525Q típusú folyadékhőtı, melyek nyáron biztosítják a hőtési teljesítményt. A hőtési energia nagy része fan-coil egységeket lát el, melyek teljesítménye 539 kW-ot tesz ki, a maradék 366 kW pedig a klímaközpontok hőtı kalorifer igényét elégíti ki hőtési idıszakban. A helyiségek friss levegı igényét 6 db Euroclima gyártmányú levegıkezelı központ látja el, melyek hıvisszanyerı, elıfőtı, adiabatikus nedvesítı, felületi hőtı és gızbeporlasztó elemeket tartalmaznak.

5.1.1.2. A Novotel Budapest Congress épületegyüttes mőszaki leírása, ismertetése

43. ábra A Novotel Budapest Congress épület fekvése

Az épületegyüttes egy szállodaépületet, és a Budapesti Kongresszusi Központ épületét foglalja magába (43. ábra). Az épületegyüttes Budapesten az Alkotás utca 63-ban helyezkedik el. A szálloda alapterülete 19552 m 2 , amely hat épületszárnyból áll, legmagasabb része a 12. emelet nagyságú torony, amelyben találhatók a liftek. Ebbıl az épületrészbıl ágaznak el sugár 64

irányba a 319 szobából álló lakosztályok. A földszinten vendégek fogadására szolgáló elıcsarnok, étterem, konyha, bowling terem, sörözı, uszoda, rendezvények tartására szolgáló különtermek találhatók, a szobák pedig az emeleteken vannak (44. ábra).

44. ábra A szálloda fıbejárata

A szálloda földszintje felıl is van lehetıség átmenni a konferenciaközpontba, melynek hatalmas elıcsarnoka, közel 1000 m2 alapterülető nézıtere van, mely 2000 fı befogadására is alkalmas.

Mindezek

mellett

találhatók

még

az

épületben

kisebb

rendezvények

megszervezésére alkalmas különtermek, stúdió terem, irodák (45. ábra).

45. ábra A konferenciaközpont

A szállodában három darab, egyenként 1350 kW teljesítményő Viessmann LOOS BISHOFSHOFEN UM5 típusú nagyvízterő kazán biztosítja a főtéshez szükséges hıigényt, 65

melyet három darab WEISHAUPT G8/1-D ZMD típusú gázégı táplál és állítja be az égéshez szükséges megfelelı tüzelıanyag-levegı keveréket. Az így elıállított főtési energia egy része fan-coil egységeket lát el, melybıl 319 db van, a másik része a főtési energiának levegıkezelı központok főtıkalorifer igényét elégíti ki. A maradék energia a folyosókon található radiátorokat látja el főtési energiával, valamint a használati melegvíz elıállítására szolgál. Az épület mellett található két darab, egyenként 1 MW teljesítményő CIAT LX 4200X-HPS R134A típusú folyadékhőtı, mely nyáron biztosítja a hőtési teljesítményt. A hőtési energia egy része fan-coil egységekbe jut, a többi a klímaközpontok hőtıkalorifer igényét elégíti ki hőtési idıszakban. A megfelelı komfortérzet biztosítása érdekében a Pátria-terem (színpad és a hozzá tartozó nézıtér), az elıcsarnokok, a tárgyaló, az éttermek, a konyhák, a különtermek, az uszoda, az irodák, és a szobák közti folyosók friss levegı igényét

20 db levegıkezelı központ látja el. A levegıkezelı központok hőtı, főtı hıcserélıbıl, ventilátorból, hıvisszanyerıbıl, hangcsillapító kulisszából és szőrıkbıl állnak.

5.1.1.3. Az Ibis Aero Budapest szálloda mőszaki leírása, ismertetése

46. ábra Az Ibis Aero Budapest szálloda épület fekvése

Az Ibis Aero Budapest szálloda épülete Budapesten, a Ferde utca 1-3-ban helyezkedik el. A szálloda alapterülete 5383 m 2 , mely négy emelet magasságú, 152 szobából álló hotel (46. ábra). A földszinten vendégek fogadására szolgáló elıcsarnok, tárgyaló, étterem található, a szobák az emeleteken vannak (47. ábra). A szállodához kapcsolódik még egy lepény épületrész, ahol a konyha, raktárhelyiség, öltözı és mellékhelyiségek találhatók.

66

47. ábra A szálloda észak-keleti homlokzata

A szállodában két darab, egyenként 400-460 kW teljesítményő Viessmann PAROMATDUPLEX/TR-040 típusú nagyvízterő kazán biztosítja a főtéshez szükséges hıenergiát, melyet két darab WEISHAUPT G3/1-E/ZD típusú gázégı táplál és állítja be az égéshez szükséges megfelelı tüzelıanyag-levegı keveréket. Az így elıállított főtıenergia egy része Wesper 3030 típusú fan-coil egységeket lát el, melybıl 174 db van, a másrészt a levegıkezelı központokban lévı főtıkaloriferek energia igényét elégíti ki. A maradék főtési energia folyosókon található radiátorokat lát el, valamint használati melegvíz elıállítására szolgál. Az épület tetıszintjén található egy 405,5 kW teljesítményő MCQUAY ALR.110.R22 típusú folyadékhőtı, mely nyáron biztosítja a hőtési energiát. A folyadékhőtıhöz tartozik még egy GÜNTHNER GVH082/2X3 NCD típusú kondenzátor, mely a hőtıgép kondenzátorának meghibásodása miatt került beépítésre. A megfelelı komfortérzet biztosítása érdekében az elıcsarnok, a tárgyaló, az étterem és a konyha friss levegı igényét 4 db HUNGAROPANOL gyártmányú levegıkezelı központ látja el, melyek hőtı, főtı hıcserélıbıl, ventilátorból, hangcsillapító kulisszából és szőrıkbıl állnak. Az elhasznált levegı elszívását a földszinten és a tetın elhelyezkedı gépházakban található elszívó egységek, valamint 24 darab Kamleithner típusú elszívó ventilátor végzi, melyek kürtıkön keresztül juttatják a távozó levegıt a szabadba.

67

5.1.2. Az éves energiafelhasználás meghatározása az elméleti módszer és a fogyasztási adatok alapján

A kidolgozott új elméleti módszert három klimatizált épületegyüttes (egy irodaház és két szállodaépület) esetében alkalmaztam. Az épületekben a különbözı helyiségek az alábbi jellegzetes szellıztetési és energiaellátási rendszerrel lettek kialakítva:

- fan-coil berendezéssel történı főtés-hőtés és szellıztetés központi kezelt levegıvel (közösségi terek, irodák), - fan-coil berendezéssel történı főtés-hőtés elszívásos szellıztetéssel (szállodai szobák, folyosók), - radiátoros főtés elszívásos szellıztetéssel vagy elszívás nélkül.

A kezelt levegıvel központilag ellátott terek általánosított hıtechnikai fizikai modelljét a 48. ábra szemlélteti.

Q LT (Q tech.= Qvil.+QSZG.)

Q sd szoba iroda

Q vil.

Q ember

folyosó

Q SZÁM.GÉP

Q FC

Q sd szoba

iroda

Q vil.

Q ember

Q LT

folyosó

Q SZÁM.GÉP

Q FC

48. ábra A kezelt levegıvel központilag ellátott terek hıtechnikai fizikai modellje 68

Az elszívásos szellıztetéssel ellátott terek általánosított hıtechnikai fizikai modelljét a 49. ábra szemlélteti.

Vki =ΣVfiltr. Q sd szoba

(Q tech.= Qvil.+QTV) folyosó

szoba

Q vil.

Vfiltr.

Q ember

WC

Q LT

Q TV

Q FC

Q sd szoba

Q vil.

Vfiltr.

Q ember

szoba

folyosó

Q TV

WC

Q LT

Q FC

49. ábra Az elszívásos szellıztetéssel ellátott terek hıtechnikai fizikai modellje

Elızetes számításokat végeztem arra vonatkozólag, hogy a ventilátorok hajtómotor vesztesége milyen mértékben növeli a levegı hımérsékletét. Ellenırzı számítások alapján 0,3-0,4°C volt, így ezen hımérséklet növekményt az energetikai értékelések során elhanyagoltam.

5.1.2.1. A Váci Utca Center irodaház éves energiafelhasználásának meghatározása

Az irodaházban üzemelı levegıkezelı központok főtési energiafelhasználását meghatároztam a kidolgozott új, valószínőségelméleti módszerrel, valamint a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet által közölt erre vonatkozó összefüggésével. Az energetikai értékelés során figyelembe vettem, hogy az irodaházat friss levegıvel ellátó klímaközpontok utófőtıt nem tartalmaztak és az egyes klímaközpontok 12 órát üzemeltek naponta. A levegıkezelı központokban lévı elemeket az 2. táblázat mutatja. 69

Levegıkezelı központ 1. Iroda (II. torony) 2. Iroda (I. és III. torony) 3. Üzletek 4. Üzletek 5. Konyha 6. Raktár

HV X X X X X X

F X X X X X X

AN

H X X X X X

X X X X

G X X

2. táblázat A klímaközpontok felépítése

A 2. táblázatban szereplı jelölések az alábbiak:

HV: Hıvisszanyerı, F:

Főtıkalorifer,

AN: Adiabatikus nedvesítı kamra, H:

Hőtıkalorifer,

G:

Gızbeporlasztó.

Az irodaépület fajlagos éves primerenergia-igényét az alábbiak figyelembevételével határoztam meg:

-

a légtechnikai rendszer fajlagos éves főtési primerenergia-igényének a meghatározását az új valószínőségelméleti módszerrel végeztem,

-

a gépi hőtés fajlagos éves primerenergia-igényének a meghatározása során a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet által közölt összefüggés általam korrigált változatával végeztem az energetikai értékelést, figyelembe véve a folyadékhőtı szezonális hőtési teljesítménytényezıjét (SEER),

-

a fajlagos éves primerenergia-igény összes többi összetevıit a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet szerint határoztam meg.

A

klímaközpontok

főtési


a

meghatározása

az

új

valószínőségelméleti módszerrel: Q LT ,i

hSZ V&SZ = ρK ⋅ ⋅ FK ( h ) dh [kWh/év] 3600 h∫HV

(37)

70

QLT ,1. = 1,22 ⋅

18 400 ⋅ 13 240,9 = 82 564 kWh / év 3 600

QLT , 2. = 1,22 ⋅

28 800 ⋅ 13 240,9 = 129 231 kWh / év 3 600

QLT ,3. = 1,22 ⋅

7 000 ⋅ 13 240,9 = 31 410 kWh / év 3 600

QLT , 4. = 1,22 ⋅

12 500 ⋅ 13 240,9 = 56 089 kWh / év 3 600

QLT ,5. = 1,22 ⋅

6 000 ⋅ 13 240,9 = 26 923 kWh / év 3 600

QLT , 6. = 1,22 ⋅

5 600 ⋅ 13 240,9 = 25 128 kWh / év 3 600

∑Q

LT ,i

= 351 347 kWh / év

A klímaközpontok főtési energiafelhasználásának a számítása a rendelet VIII. pontja alapján [Zöld András, 2006]: QLT ,n = 0,35 ⋅ V ⋅ n LT ⋅ (1 − η r ) ⋅ Z LT ⋅ (t bef − 4) = 304 284 kWh / év

(38)

ami hozzávetılegesen megegyezik az általam kidolgozott új valószínőségelméleti módszer által meghatározott értékkel ( ∑ Q LT ,i = 351 347 kWh / év ). Az eltérés abból adódhat, hogy a TNM rendelet nem veszi kellı pontossággal figyelembe a külsı légállapot változását a főtési szezon során, hanem azt egyetlen légállapottal (4°C-al) jellemzi, mely csak hozzávetıleges becslést eredményez. A kutatómunkámhoz az irodaház energetikai vizsgálata során a 2002. és 2005. évek energiafogyasztási adatokat használtam fel. A kiválasztott években az irodaépület üzemmenete, leterheltsége az épület típusra vonatkoztatva átlagosnak mondható volt. Így lehetıség adódott a mért fogyasztási adatok és az energetikai értékelés során elméleti úton meghatározott értékek összehasonlítására. Ehhez a tényleges számlák szerinti fogyasztást (36. táblázatok; 50-53. ábrák) átszámoltam fajlagos primerenergia-igényre.

71

A mért fogyasztási adatok szerinti értékelés A 2002. évi földgázfogyasztása: Dátum 2002.febr.04. 2002.márc.13. 2002.ápr.04. 2002.ápr.29. 2002.máj.07. 2002.jún.19. 2002.júl.04. 2002.nov.07. 2002.dec.09. 2002.dec.16. Összesen

Elızı mérıóra állás Dátum [m3] jan.02 589 949 febr.01 612 013 márc.01 627 317 ápr.02 640 960 ápr.15 196 máj.02 3 893 jún.03 6 109 júl.01 6 246 nov.04 28 981 nov.29 43 255

Aktuális mérıóra állás Dátum [m3] febr.01 612 013 márc.01 627 317 ápr.02 640 960 ápr.15 646 561 máj.02 3 893 jún.03 6 109 júl.01 6 246 nov.04 28 961 nov.29 43 255 dec.10 50 751

Korrekc.tény. 1,06690 1,05023 1,04580 1,03500 1,02990 1,01170 1,00250 1,00400 1,02770 1,03630

Gázmennyiség 3 [m3] Σ [m [ ] 23 540 23 540 39 644 16 104 53 912 14 268 5 797 59 709 63 517 3 808 65 759 2 242 65 896 137 88 640 22 744 103 309 14 669 111 077 7 768 111 077

Főtıérték [MJ/m3] 33,98 34,00 34,03 34,04 34,09 34,10 34,14 34,14 34,06 34,04

Egységár [Ft/MJ] 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76

Nettó [Ft] 607 916 416 127 369 010 149 971 98 659 58 104 3 555 590 125 379 716 200 961

ÁFA [%] 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12

ÁFA [Ft] 72 950 49 935 44 281 17 997 11 839 6 972 427 70 815 45 566 24 115

Bruttó [Ft] 680 866 466 062 423 291 167 968 110 498 65 076 3 982 660 940 425 282 225 076 3 229 041

Σ [Ft] [ 680 866 1 146 928 1 570 219 1 738 187 1 848 685 1 913 761 1 917 743 2 578 683 3 003 965 3 229 041

3. táblázat A 2002. évi földgázfogyasztás

50. ábra A 2002. év fölgázfogyasztása [m3]-ben

2002.dec.16.

2002.dec.09.

2002.nov.07.

2002.júl.04.

2002.jún.19.

2002.dec.16.

2002.dec.09.

2002.nov.07.

2002.júl.04.

2002.jún.19.

2002.máj.07.

2002.ápr.29.

2002.ápr.04.

2002.márc.13.

2002.febr.04.

0

2002.máj.07.

5000

2002.ápr.29.

10000

2007.ápr.04.

[m ] 15000

2002.márc.13.

20000 3

2002.febr.04.

800000 700000 600000 [Ft] 500000 400000 300000 200000 100000 0

25000

51. ábra A 2002. év fölgázfogyasztása [Ft]-ban 72

A 2002. évi villamosenergia-fogyasztás: Hónap

ÁFA [%]

január február március április május június július augusztus szeptember október november december Összesen

12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12

Áramdíj Csúcsidı Csúcsidın kívől kWh Ft kWh Ft 611 845 683 950 47 094 77 300 578 898 603 168 44 558 68 170 578 430 663 724 44 522 75 014 589 213 621 130 45 352 70 200 582 955 682 340 45 640 77 118 571 414 750 098 43 982 84 776 544 481 743 886 41 909 84 074 517 550 737 676 39 836 83 372 485 822 738 171 37 394 83 428 490 214 674 578 37 732 76 252 438 870 640 702 33 780 72 412 406 260 632 190 31 270 71 450 493 069 923 566

Teljesítménydíj Csúcsidı Csúcsidın kívől Ft/kW/év Ft Ft/kW/év Ft 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 566 720 8 544 366 822 13 200 566 720 8 544 366 822 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976 13 200 492 800 8 544 318 976

Σ Ηó Ft

Meddı fogyaszt. KVArh Ft 6 968 5 546 3 992 4 108 1 674 2 512 1 256 122 224 316 334 326

18 340 14 597 10 507 10 812 4 406 6 611 3 305 321 589 832 879 857

2 125 911 2 008 439 2 064 437 2 032 931 2 203 243 2 261 665 2 103 448 2 067 323 2 036 358 1 977 400 1 892 227 1 851 083 24 624 465

4. táblázat A 2002. évi villamosenergia-fogyasztás 140000

2500000

120000

2000000

100000 [kWh]

[Ft]

80000 60000

1500000 1000000

40000

500000

20000 0

52. ábra A 2002. év villamosenergia felhasználása [kWh]-ban

december

november

október

szeptember

augusztus

július

június

május

április

március

február

január

december

november

október

szeptember

augusztus

július

június

május

április

március

február

január

0

53. ábra A 2002. év villamosenergia felhasználása [Ft]-ban 73

Teljes földgázfogyasztás Gázmennyiség Bruttó Év [m3/év] [Ft/év] 3 229 041 2002 111 077 5. táblázat A teljes földgázfogyasztás 2002-ben

Év 2002

Teljes villamosenergia-fogyasztás kWh/év Bruttó Ft/év csúcsidı csúcsidın kívül áramdíj teljesítmény meddı 14 567 565 9 984 844 72 056 493 069 923 566

Összes kWh/év Bruttó Ft/év 1 416 635 24 624 465

6. táblázat A teljes villamosenergia felhasználás 2002-ben

74

Gázfogyasztás:

2002. égész évi gázfogyasztás:

∑V

gáz

= 111 077 m 3

A fogyasztás számításánál a főtıérték tényleges átlagértékével számoltam: H = 34,06 MJ / m 3

Az elhasznált gáz mennyiségének átszámítása: Q fg = ∑ V gáz ⋅ H = 111 077 ⋅ 34,06 = 3 783 282 MJ / év = 1 050 911 kWh / év

(39)

A tényleges fogyasztás szerinti fajlagos primerenergia-igény, a primerenergia átalakítási tényezı figyelembevételével:

E fg =

Q fg ⋅ e fg AN

=

1 050 911 ⋅ 1 = 113 kWh / m 2 év 9 245,95

(40)

Villmosenergia-fogyasztás:

2002. egész évi villamosenergia felhasználás csúcsidıben: Qvill cs = 493 069 kWh / év

2002. egész évi villamosenergia felhasználás csúcsidın kívül: Qvill csk = 923 566 kWh / év

75


E vill =

Qvill cs ⋅ evcs + Qvill csk ⋅ evcsk AN

=

493 069 ⋅ 2,5 + 923 566 ⋅ 1,8 = 313 kWh / m 2 év 9 245,95

(41)

Az összesített energetikai jellemzı a 2002. évre vonatkozó tényleges fogyasztás alapján:

E ö = E fg + E vill = 113 + 313 = 426 kWh / m 2 év

(42)

A fenti számítás alapján látható az összesített energetikai jellemzı megoszlása az energiahordozók között (7. táblázat).

Energiahordozó Gáz Villany Összes

Energetikai jellemzı [kWh/m2év] 113 313 426

7. táblázat Az összesített energetikai jellemzı a 2002. évi tényleges fogyasztás alapján



(43)

A 8. táblázat mutatja az összesített energetikai jellemzı megoszlását az energiahordozók között:


Energetikai jellemzı [kWh/m2év] 110 429 539


76

Az összesített energetikai jellemzı elméleti úton meghatározott értékét a 9. táblázat mutatja. Összesített energetikai jellemzı [kWh/m2év] EFŐTÉS egyszerősített 85 EFŐTÉS részletes 78 12 EHMV ELÉGTECH. (val. elm.) 294 38 EHŐ (TNM korr.) EVILÁGÍTÁS 38 Eöe = EFe + EHMV + ELT + EHŐ + EVIL 469 Eör = EFr + EHMV + ELT + EHŐ + EVIL 462 9. táblázat Az elméleti úton meghatározott összesített energetikai jellemzı

A kiértékelésnél különválasztottam a technológiai fogyasztás eredményeit. Az irodaház esetében ilyen volt a liftek energiafogyasztása. Ennek megfelelıen az elméleti úton meghatározott összesített energetikai jellemzı értéke a technológiai energiafogyasztás figyelembevételével az 10. táblázat szerint módosult. A táblázatban külön feltüntettem az elektromos áram és földgáz energiahordozó formájában felhasznált energiát.

Összesített energetikai jellemzı [kWh/m2év] Technológia nélkül Technológiával Földgáz Villamose. Földgáz Villamose. 313 149 313 163 Összes: 462 Összes: 476 10. táblázat Az elméleti úton meghatározott összesített energetikai jellemzı a technológia figyelembevételével, részletes számítással

A mért fogyasztási adatok alapján a primerenergia hordozóra átszámolt összesített energetikai jellemzı:

2002. év: 426 kWh/m2év 2005. év: 539 kWh/m2év

Az energetikai értékelés során az elméleti úton meghatározott eredmények és a mért fogyasztási adatok szerinti értékek összevetése igazolja az új valószínőségelméleti alapon

77

kidolgozott, a klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására vonatkozó számítási módszer helyességét.

5.1.2.2. A Novotel Budapest Congress épületegyüttes éves energiafelhasználásának meghatározása A fajlagos éves primerenergia-igényt az alábbiak figyelembevételével határoztam meg (54. ábra):

-


-

a légtechnikai rendszer fajlagos éves hőtési primerenergia-igényének a meghatározását az új valószínőségelméleti módszerrel végeztem,

-

a fan-coilok hőtési energiafelhasználását a belsı hıterhelésekbıl (emberek, világítás, gépek) és külsı hıterhelésekbıl (nyári instacioner) számított energiafelhasználás alapján végeztem,

-

a szállodai szobákban központi szellızetés nem volt, így a fan-coilok esetében a filtrációból adódó többlet hőtési energiafelhasználást is figyelembe vettem,

-

a gépi hőtés fajlagos éves primerenergia-igényének a meghatározása során a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet által közölt összefüggés általam korrigált változatával végeztem az energetikai értékelést, figyelembe véve a folyadékhőtı szezonális hőtési teljesítménytényezıjét (SEER), valamint az érezhetı és a totális hőtıteljesítmény közötti különbséget,

-

a gépi hőtés fajlagos éves primerenergia-igényének a meghatározását az új valószínőségelméleti

módszerrel

is

meghatároztam

az

említett

korrekciók

figyelembevételével, -


78

E VIL. helyiség

E HMV

E FŐ.

E HŐ.

E LT (Q LT,n (val. elm) ) +EHŐ (val elm.) 54. ábra A fajlagos éves primerenergia-igény összetevıinek figyelembevétele az energetikai méretezés során

Az Novotel Budapest Congress épületegyüttesben összesen 20 db klímaközpont üzemel. A levegıkezelı központokban lévı elemeket a 11. táblázat mutatja, melynek felsı sorában a „VK” a visszakeverésessel üzemelı klímaközpontot, az „EF” az elıfőtı, az „UF” az utófőtı elemeket jelöli.

79

Levegıkezelı központ 1. Étterem, Arkadia, Liszt 2. Konyha 3. Bowling, sörözı 4. Coté Jardin 5. Coté Jardin konyha 6. Strauss szellızés 7. Mozart szellızés 8. Lobby, bár, sajtó (Hall) 9. Uszoda, wellness 10. Vendégszoba, folyosó 11. Személyzeti öltözı, zuhanyzó, irodák 12. Telefonközpont 13. Computer 14. Pátria 15. Elıcsarnok, vendégfolyosó 16. Bartók, stúdió - interview 17. Lehár, Brahms 18. Irodák, öltözık 19. Garázs, raktárak 20. Aula, tükörfolyosó, büfé

HV X

X

X X X X X X X

EF X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

VK

X

X X

X X X X X X

UF X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

H X X X X X X X X X X X X X X X X X X


A kidolgozott új valószínőségelméleti módszer alapján számított klímaközpontokra vonatkozó főtési energiafelhasználás eredményeit az energetikai értékelés során a 7/2006. (V. 24.) TNM rendeletben közölt légtechnikai rendszer nettó éves hıenergia igényének meghatározásánál vettem számításba (12. táblázat).

80

Levegıkezelı központ 1. Étterem, Arkadia, Liszt 2. Konyha 3. Bowling, sörözı 4. Coté Jardin 5. Coté Jardin konyha 6. Strauss szellızés 7. Mozart szellızés 8. Lobby, bár, sajtó (Hall) 9. Uszoda, wellness 10. Vendégszoba, folyosó 11. Személyzeti öltözı, zuhanyzó, irodák 12. Telefonközpont 13. Computer 14. Pátria 15. Elıcsarnok, vendégfolyosó 16. Bartók, stúdió - interview 17. Lehár, Brahms 18. Irodák, öltözık 19. Garázs, raktárak 20. Aula, tükörfolyosó, büfé Összesen

QLT,n, nappal QLT,n, éjjel [kWh/év] [kWh/év] 52 885 27 284 449 988 234 259 55 175 26 888 30 426 14 831 37 210 0 8 268 4 020 8 268 4 020 81 424 39 679 63 475 67 306 151 443 164 806 62 016 67 488 10 296 5 320 5 117 2 644 213 922 109 580 97 060 47 366 20 521 10 009 11 119 5 429 38 523 0 7 909 0 58 474 28 509 1 463 520 859 437 2 322 957

12. táblázat A levegıkezelı központok főtési energiafelhasználása

Az energetikai értékelés során a nettó hőtési energiaigényt meghatároztam a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet szerint, valamint az új valószínőségelméleti módszer alapján is. A hőtési energiafelhasználást a levegıkezelı központokban lévı hőtıkaloriferek, valamint a folyosókon, a konferenciaközpontban és a szállodaszobákban üzemelı fan-coil egységek energiafelhasználása jelentette. A fan-coilok hőtési energiafelhasználását a napsugárzásból származó hınyereség, az emberek és a technológia általi belsı hıterhelés segítségével határoztam meg (49. ábra), figyelembe véve az emberek tartózkodási idejét, valamint a technológia üzemidejét (44).

& & &  n Q  sdnyár szoba,i ⋅τ sd + Qember,i ⋅τ ember + Q tech,i ⋅τ tech ⋅ 3600  + Q Q = [kJ / év] (44) ∑ FC ,hő ∑   ∑ FC ,hő többlet 1000 i =1   ahol:

81

Q& sdnyár szoba ,i [W]

a napsugárzásból származó átlagos hıáram,

Q& ember ,i [W]

az emberek belsı hıterhelése,

Q& tech,i [W]

a technológia (világítás, tévékészülék) általi átlagos belsı hıáram,

τ sd , τ ember , τ tech [h/év]

a benapozási idı, az emberek tartózkodási ideje, a technológia üzemideje éves szinten,

∑Q

FC , hő többlet

[kJ/év] a fan-coilok többlet hőtési energiafelhasználása a filtrációból adódóan.

A szálloda szobáinak ablakán frisslevegı beeresztı elemek vannak, melyeken keresztül érkezik a mellékhelyiségek elszívó ventilátorai felé haladó levegıáram. A szobákba filtrációval bejutó levegıt szintén a fan-coil egységeknek kell lehőteniük, így a fan-coilok többlet energiafelhasználását az alábbiak szerint határoztam meg:

n

∑ QFC ,hő többlet = ∑V& filtr ,i ⋅ ρ SZ ⋅τ inf ⋅ (h külsı ,i − hSZ ) [kJ/év]

(45)

i =1

ahol:

V&filtr . i [m3/h]

a frisslevegı beeresztı elemeken keresztül beáramló levegı mennyisége,

ρ SZ [kg/m3]

a szellızı levegı sőrősége,

τ inf [h]

a fan-coilok üzemideje hőtési idényben,

h külsı ,i [kJ/kg]

a külsı levegı entalpiájának átlagértéke a hőtési idıszakban,

hSZ [kJ/kg]

a tartani kívánt levegı entalpiája a helyiségen belül.

A bemutatott összefüggések alapján a számítást havi bontásban végeztem el, majd azokat összegezve kaptam meg a fan-coilok éves nettó hőtési energiafelhasználását. A klímaközpontok

hőtési


a

meghatározása

során

az

új

valószínőségelméleti módon kapott eredmények a 13. táblázatban láthatók.

82

Levegıkezelı központ 1. Étterem, Arkadia, Liszt 2. Konyha 3. Bowling, sörözı 4. Coté Jardin 5. Coté Jardin konyha 6. Strauss szellızés 7. Mozart szellızés 8. Lobby, bár, sajtó (Hall) 9. Uszoda, wellness 10. Vendégszoba, folyosó 11. Személyzeti öltözı, zuhanyzó, irodák 12. Telefonközpont 13. Computer 14. Pátria 15. Elıcsarnok, vendégfolyosó 16. Bartók, stúdió - interview 17. Lehár, Brahms 18. Irodák, öltözık 19. Garázs, raktárak 20. Aula, tükörfolyosó, büfé Összesen

QLT,hő [kWh/év] 65 642 130 789 23 262 23 505 10 609 3 500 3 500 89 051 7 877 44 017 0 15 509 14 094 259 889 146 550 36 028 25 009 21 248 0 63 158 983 236

13. táblázat A levegıkezelı központok hőtési energiafelhasználása

A teljes nettó hőtési energiaigényt az említett tagok összegzésével kaptam meg:

∑Q

hő

= ∑ QLT ,hő + ∑ QFC ,hő [kJ/év]

(46)

A (46) összefüggéssel kapott eredményt használtam föl a gépi hőtés fajlagos éves primerenergia-igényének a meghatározásához. A Novotel Budapest Congress épületegyüttes energetikai értékelése során a 2005. és 2006. évek energiafogyasztási adatait használtam fel. A kiválasztott években a szálloda épületegyüttes üzemmenete, leterheltsége az épület típusra vonatkoztatva átlagosnak mondható volt.

83

Gázfogyasztás:


∑V

gáz

= 479 623 m 3

A fogyasztás számításánál a főtıérték tényleges átlagértékével számoltam:

H = 34,18 MJ / m 3


(47)

A tényleges fogyasztás szerinti fajlagos primerenergia-igény, a primerenergia átalakítási tényezı figyelembe vételével:

E fg =

Q fg ⋅ e fg AN

=

4 454 249 ⋅ 1 = 159 kWh / m 2 év 28 556,67

(48)

Villamosenergia-fogyasztás:

2005. egész évi villamosenergia felhasználás csúcsidıben: Qvill cs = 1 196 261 kWh / év

2005. egész évi villamosenergia felhasználás csúcsidın kívül: Qvill csk = 2 752 924 kWh / év

84

A tényleges fogyasztás szerinti fajlagos primerenergia-igény, a primerenergia átalakítási tényezı figyelembe vételével:

Evill =


=

1 196 261 ⋅ 2,5 + 2 752 924 ⋅ 1,8 = 278 kWh / m 2 év 28 556,67

(49)



(50)

A fenti számítás alapján látható az összesített energetikai jellemzı megoszlása az energiahordozók között (14. táblázat)


Energetikai jellemzı [kWh/m2a] 159 278 437


Az összesített energetikai jellemzı a 2006. évre vonatkozó mért fogyasztási adatok alapján:


(51)

A 15. táblázat mutatja a 2006. évi fogyasztás alapján számított összesített energetikai jellemzı értékét.


Energetikai jellemzı [kWh/m2a] 154 290 444


85

Az összesített energetikai jellemzı elméleti úton meghatározott értékét a 16. táblázat mutatja. Összesített energetikai jellemzı [kWh/m2év] EFŐTÉS egyszerősített 22 EFŐTÉS részletes 20 68 EHMV ELÉGTECH. (val. elm.) 200 EHŐTÉS (TNM korr.) / EHŐTÉS (val. elm./ korr.) 45 44 EVILÁGÍTÁS 58 395 394 Eöe = EFe + EHMV + ELT + EHŐ + EVIL 392 Eör = EFr + EHMV + ELT + EHŐ + EVIL 391 16. táblázat A számított összesített energetikai jellemzı A kiértékelésnél különválasztottam a technológiai fogyasztás eredményeit. A szálloda esetében ilyen volt a külsı díszvilágítás, a színpadtechnika, a konyhatechnológia, a hőtıkamrák, a liftek és az uszoda energiafogyasztása. Ennek megfelelıen az elméleti úton meghatározott összesített energetikai jellemzı értéke a technológiai energiafogyasztás figyelembevételével az 17. táblázat szerint módosult. A klímatechnikai rendszerek energiafelhasználását a valószínőségelméleti módszer eredményei alapján vettem figyelembe. A táblázatban külön feltüntettem az elektromos áram és földgáz energiahordozó formájában felhasznált energiát.

Összesített energetikai jellemzı [kWh/m2év] Technológia nélkül Technológiával Földgáz Villamose. Földgáz Villamose. 184 207 188 266 Összes: 391 Összes: 454 17. táblázat Az elméleti úton meghatározott összesített energetikai jellemzı a technológia figyelembevételével, részletes számítással

A tényleges fogyasztás alapján primerenergia-hordozóra átszámolt összesített energetikai jellemzı:

2005. év: 437 kWh/m2év 2006. év: 444 kWh/m2év

Az energetikai értékelés során az elméleti módon meghatározott eredmények és a mért fogyasztási adatok szerinti fogyasztási értékek összevetése igazolja az új valószínőségelméleti 86

alapon kidolgozott, a klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására vonatkozó számítási módszer helyességét [Kajtár L., Kassai M. 2008; Kajtár L., Kassai M., 2010].

5.1.2.3. Az Ibis Aero Budapest szálloda éves energiafelhasználásának meghatározása A fajlagos éves primerenergia-igényt az alábbiak figyelembevételével határoztam meg:

-


-

a légtechnikai rendszer fajlagos éves hőtési primerenergia-igényének a meghatározását az új valószínőségelméleti módszerrel végeztem,

-

a fan-coilok hőtési energiafelhasználását a belsı (emberek, világítás, gépek) és külsı (nyári instacioner) hıterhelésekbıl számított energiafelhasználás alapján végeztem,

-

a szállodai szobákban központi szellızetés nem volt, így a fan-coilok esetében a filtrációból adódó többlet hőtési energiafelhasználást is figyelembe vettem,

-

a gépi hőtés fajlagos éves primerenergia-igényének a meghatározása során a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet által közölt összefüggés általam korrigált változatával végeztem az energetikai értékelést, figyelembe véve a folyadékhőtı szezonális hőtési teljesítménytényezıjét (SEER), valamint az érezhetı és a totális hőtıteljesítmény közötti különbséget,

-

a gépi hőtés fajlagos éves primerenergia-igényének a meghatározását az új valószínőségelméleti

módszerrel

is

meghatároztam

az

említett

korrekciók

figyelembevételével, -


Az Ibis Aero Budapest szállodában összesen 4 db klímaközpont üzemel. A levegıkezelı központokban lévı elemeket a 18. táblázat mutatja.

Levegıkezelı központ 1. Hall - Elıcsarnok 2. Tárgyaló 3. Étterem (+ Különterem) 4. Konyha

F X X X X

H X X X X


87

A kidolgozott új valószínőségelméleti módszer alapján számított klímaközpontokra vonatkozó főtési energiafelhasználás eredményeit az energetikai értékelés során a 7/2006. (V. 24.) TNM rendeletben közölt légtechnikai rendszer nettó éves hıenergia igényének meghatározásánál vettem számításba (19. táblázat).

Levegıkezelı központ 1. Hall - Elıcsarnok 2. Tárgyaló 3. Étterem (+ Különterem) 4. Konyha Összesen

QLT,n, nappal QLT,n, é jjel [kWh/év] [kWh/év] 20 920 22 766 968 0 6 166 4 294 49 326 34 354 77 380 61 414 138 794

19. táblázat A klímaközpontok főtési energiafelhasználása

A nettó hőtési energiaigényt meghatároztam a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet szerint, valamint az új valószínőségelméleti módszer alapján is. A klímaközpontok hőtési energiafelhasználásának a meghatározása során az új valószínőségelméleti módon kapott eredmények a 20. táblázatban láthatók.

Levegıkezelı központ 1. Hall - Elıcsarnok 2. Tárgyaló 3. Étterem (+ Különterem) 4. Konyha Összesen

QLT,hő [kWh/év] 5 891 416 1 023 8 303 15 633

20. táblázat A klímaközpontok hőtési energiafelhasználása

A nettó hőtési energiafelhasználás további összetevıit, a fan-coilok hőtési energiafelhasználását az 5.1.2.2 fejezetben bemutatott, a Novotel Budapest Congress épületegyüttes energetikai értékelésnél alkalmazott számítási eljárással határoztam meg. A Ibis Aero Budapest szállodaépület energetikai értékelése során a 2005. és 2006. évek energiafogyasztási adatait használtam fel. A kiválasztott években a szálloda üzemmenete, leterheltsége az épület típusra vonatkoztatva átlagosnak mondható volt.

88

Gázfogyasztás:


∑V

gáz

= 141 809 m 3

A fogyasztás számításánál a főtıérték tényleges átlagértékével számoltam: H = 34,18 MJ / m 3


(52)


E fg =

Q fg ⋅ e fg AN

=

1 346 255 ⋅ 1 = 254 kWh / m 2 év 5 309,4

(53)

Villmosenergia-fogyasztás:

2005. egész évi villamosenergia-felhasználás csúcsidıben: Qvill cs = 145 155 kWh / év

2005. egész évi villamosenergia-felhasználás csúcsidın kívül: Qvill csk = 351 283 kWh / év

89


E vill =


=

145 155,4 ⋅ 2,5 + 351283 ⋅ 1,8 = 187 kWh / m 2 év 5 309,4

(54)

Az összesített energetikai jellemzı a 2005. évre vonatkozó tényleges fogyasztás alapján adatok alapján:


(55)

A fenti számítás alapján látható a primerenergiára átszámolt összesített energetikai jellemzı megoszlása az energiahordozók között (21. táblázat).

Energetikai jellemzı [kWh/m2év] Gáz 253 Villany 187 Összes 441 21. táblázat Az összesített energetikai jellemzı Energiahordozó

a 2005. évi tényleges fogyasztás alapján

Az összesített energetikai jellemzı a 2006. évre vonatkozó mért fogyasztási adatok alapján:


(56)

A 22. táblázat mutatja a 2006. évi fogyasztás alapján számított összesített energetikai jellemzı értékét.

Energetikai jellemzı [kWh/m2év] Gáz 219 Villany 199 Összes 418 22. táblázat Az összesített energetikai jellemzı Energiahordozó

a 2006. évi mért fogyasztási adatok alapján 90

Az összesített energetikai jellemzı elméleti módon meghatározott értékét a 23. táblázat mutatja. Összesített energetikai jellemzı [kWh/m2év] EFŐTÉS egyszerősített EFŐTÉS részletes EHMV ELÉGTECH. (val. elm.) EHŐTÉS (TNM korr.) / EHŐTÉS (val. elm./ korr.) 80 EVILÁGÍTÁS 372 Eöe = EFe + EHMV + ELT + EHŐ + EVIL 366 Eör = EFr + EHMV + ELT + EHŐ + EVIL

87 81 96 66 61 41 352 346

23. táblázat Az elméleti módon meghatározott összesített energetikai jellemzı Az elméleti úton meghatározott összesített energetikai jellemzı értéke a technológiai energiafogyasztás figyelembevételével a 24. táblázat szerint módosul. A klímatechnikai rendszerek energiafelhasználását a valószínőség elméleti módszer eredményei alapján vettük figyelembe. A táblázatban külön feltüntettük az elektromos áram és földgáz energiahordozó formájában felhasznált energiát. Összesített energetikai jellemzı [kWh/m2év] Technológia nélkül Technológiával (gáz +villamos) Földgáz Villamos Földgáz Villamos 198 148 211 210 346 421 24. táblázat Az elméleti módon meghatározott összesített energetikai jellemzı a technológia figyelembevételével, részletes számítással

A mért fogyasztási adatok alapján a primerenergia hordozóra átszámolt összesített energetikai jellemzı: 2005. év: 441 kWh/m2év 2006. év: 418 kWh/m2év

Az energetikai értékelés során az elméleti módon meghatározott eredmények és a mért fogyasztási értékek összevetése igazolja a valószínőségelméleti alapon kidolgozott, a

91

klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására vonatkozó számítási módszer helyességét [Kajtár L., Kassai M. 2008; Kajtár L., Kassai M., 2010]. Az energetikai értékelések során az elméleti úton meghatározott energiafelhasználást összehasonlítottam a három épületegyüttes elkülönített évek (2002, 2005 és 2006) mért energiafogyasztási adataival.

Irodaház (2002) Irodaház (2005) Szálloda 1 (2005) Szálloda 1 (2006) Szálloda 2 (2005) Szálloda 2 (2006)

Mért érték [kWh/m2év] 426 539 437 444 441 418

Számított érték [kWh/m2év] 476 455 422

Eltérés [(SZ-M)/M] [%] 11,7 -11,7 4,1 2,4 -4,3 0,9

25. táblázat A mért és az új elméleti úton meghatározott energiafelhasználás

A 25. táblázatban látható, hogy az alapul vett hat független fogyasztási adatsor alapján a tényleges fogyasztás és az új elméleti úton meghatározott energiafelhasználás eltérése -11,7 és +11,7% között van.

92

5.2. Az új elméleti módszer összehasonlítása a nemzetközi gyakorlatban alkalmazott eljárásokkal A kutatómunkám során összehasonlító energetikai elemzést végeztem az általam kidolgozott új, valószínőségelméleti módszerrel történı energiafelhasználási számítási eljárás és a jelenleg rendelkezésre álló fontosabb nemzetközi gyakorlatban alkalmazott számítási eljárások között. Az elemzés során 3 különbözı jellegzetes klímaközpont nettó főtési és hőtési energiafelhasználásának az elemzését végeztem el. A számítások során a nappali energiafelhasználást vizsgáltam, és a klímaközpontok által szállított szellızı levegı térfogatárama 3000 m3/h volt. Az energetikai értékelés során a Bert Oschatz szerinti számítási eljárás kivételével (a 3.2. fejezetben említett okok miatt) Budapestre vonatkozó meteorológiai értékekkel számoltam. Az egyes levegıkezelı központ elemeit a 26. táblázat szemlélteti. A táblázatban szereplı jelölések az alábbiak:

HVH: Hıátvitelre alkamas hıvisszanyerı, HVHN: Hı- és nedvességátvitelre alkamas hıvisszanyerı, EF:

Elıfőtı,

H:

Hőtıkalorifer,

AN:

Adiabatikus nedvesítı kamra,

G:

Gızbeporlasztó,

UF:

Utófőtı. Lev.kez.kp. HVH HVHN X 1. X 2. 3.

EF X X X

H AN G UF X X X X X X X X X

26. táblázat Az egyes levegıkezelı központok felépítése A nettó főtési és hőtési hıenergia-felhasználás meghatározása során kapott eredményeket a 27. és 28. táblázat, valamint az 55. és az 56. ábra mutatja.

1. 2. 3.

QF [kWh/év] Valósz. elm. Erik Reichert Bert Oschatz Claude-Alain Roulet 15 080 8 514 26 899 15 667 17 150 12 435 28 158 24 927 34 264 42 648 38 865 27. táblázat A nettó főtési energiafelhasználás

93

QH [kWh/év] Valósz. elm. Erik Reichert Bert Oschatz Claude-Alain Roulet 4 900 5 726 5 832 1. 4 773 4 900 5 412 2. 4 344 6 022 5 785 6 374 3. 5 873

[kWh/év]

28. táblázat A nettó hőtési energiafelhasználás

45 000

Valószínűségelmélet

40 000

Erik Reichert

35 000

Bert Oschatz

30 000

Claude-Alain Roulet

25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 1.

2.

3.

55. ábra A nettó főtési energiafelhasználás

Valószínűségelmélet

[kWh/év]

7 000

Erik Reichert Bert Oschatz

6 000

Claude-Alain Roulet

5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 1.

2.

3.

56. ábra A nettó hőtési energiafelhasználás

Az eredményekbıl látható, hogy az egyes külföldi méretezési eljárások alapján meghatározott energiafelhasználás téli üzemben jelentısen eltérı eredményt mutat. Ugyanakkor megállapítható, hogy minden vizsgált esetben a külföldi számítási módszerek

94

közül valamelyik eredmény az általam kidolgozott új méretezési módszer eredményével közel azonos. Az adiabatikus nedvesítı alkalmazása esetén adódott nagyobb energiafelhasználás az általam kidolgozott módszer alapján. Vélhetıen a külföldi módszerek nem veszik figyelembe kellı pontossággal az adiabatikus nedvesítés miatti nagyobb elıfőtı energiafelhasználását vagy a pontos nedvesítési folyamatot. Az eredmények különbözıségének további oka lehet, hogy a bemutatott külföldi módszerek az energiafelhasználást csupán az adott hónapra jellemzı egyetlen meteorológiai átlagértékkel, átlag hımérséklettel, átlag entalpiával jellemzik, szemben az új valószínőségelméleti alapokon kidolgozott módszerrel, mely amellett, hogy egy hatékony számítási eljárás, jóval pontosabb értékeket eredményez [Kajtár L., Kassai M., 2010]. A kidolgozott új valószínőségelméleti módszer alkalmas még különbözı felépítéső klímaközpontok energetikai elemzésére, összehasonlítására, és az energiamegtakarítás vizsgálatára is. Az összehasonlító elemzésnél vizsgált klímaközpontok közül a 3. egy frisslevegıs levegıkezelı központ. Ennek az energiafelhasználását összevetve az 1. jelő klímaközpont energiafelhasználásával, η = 60% hatásfokú hıviszanyerıvel végezve a számítást, éves szinten az 1-es levegıkezelı központtal főtési esetben 23 198 kWh, hőtési esetben 1 100 kWh energia takarítható meg, mely közel 60% főtési, és 19% hőtési energiamegtakarítást jelent a frisslevegıs, hıvisszanyerı nélküli esettel szemben (57. ábra). Ismerve az hıvisszanyerı beruházási költségét és a jelenlegi energia árakat, a megtérülési idı is számítható.

[kWh/év]

25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 1. Főtési energiamegtakarítás

1. Hőtési energiamegtakarítás

57. ábra Az energiamegtakarítás mértéke

A bemutatott példa jól szemlélteti, hogy a kidolgozott, új módszer alapján lehetıség adódik a tervezés fázisában is összehasonlító energetikai elemzést végezni az épületgépész

95

tervezımérnök által kidolgozott különbözı koncepciók esetében. Így értékelni lehet a beruházás költségét, az egyes energiamegtakarítási módszereket és azok által megtakarított energia mennyiségét. Az így kapott eredmények ma már nemcsak a tervezımérnök számára fontosak, tekintettel az energiatudatos tervezésre és az épület energetikai tanúsítványának készítésére. A beruházó számára is elengedhetetlenül fontos adatok, hiszen az üzemeltetés költsége az, ami a legtöbb esetben meghatározza a bérleti költséget pl. egy irodaház esetében. A kutatómunkám során végzett elemzések és konkrét energiafelhasználási számítások során az alábbi következtetéseket vontam le:

1. A főtési energiafelhasználás meghatározása: A hazánkban jelenleg alkalmazott számítási eljárásban (7/2006. (V. 24.) TNM rendelet) a légtechnikai rendszer éves nettó főtıenergia-igényének a meghatározására az alábbi összefüggés szerepel: Q LT ,h = 0,35 ⋅ V ⋅ n LT ⋅ (1 − η r ) ⋅ Z LT ⋅ (t bef − 4) , [kWh/év]

(57)

ahol, V [m3]

főtött térfogat, belméretek szerint számolva,

nLT [1/h] légcsereszám a légtechnikai rendszer üzemidejében,

η r [-]

a szellızı rendszerbe épített hıvisszanyerı hatásfoka,

Z LT [h/1000 év] a légtechnikai rendszer mőködési idejének ezredrésze a főtési idényben, tbef [°C]

a befújt levegı átlagos hımérséklete főtési idényben.

A (57) összefüggés alapján látható, hogy a hazánkban jelenleg alkalmazott számítási eljárás a külsı levegı átlaghımérsékletét 4°C-nak veszi a főtési idényben. Az éves főtési energiafelhasználás hıvisszanyerıt és főtıkalorifert tartalmazó levegıkezelı központok esetében jól meghatározható. A módszer nem teszi lehetıvé a csak nappal üzemelı, valamint a csak éjszaka üzemelı levegıkezelı központok energiafelhasználásának a meghatározása között, ugyanis az egyes esetekben

eltérı

a

külsı

levegı

átlaghımérséklete.

Az

általam

kidolgozott

új

valószínőségelméleti módszer megoldást ad ezekre az esetekre.

96

2. A hőtési energiafelhasználás meghatározása: A 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet által erre az esetre vonatkozó számítási összefüggések több esetben pontosítást igényelnek. A nettó hőtési energiaigény számítására az alábbi összefüggést adja:

Qhő =

24 ⋅ nhő ⋅ (∑ AN ⋅ qb + Qsdnyár ) ; [kWh/év] 1000

(58)

ahol: nhő [nap/év] a hőtési napok száma, AN [m2]

a nettó főtött alapterület,

qb [W/m2]

a belsı hıterhelés fajlagos értéke,

Q& sdnyár [W] a direkt sugárzási hınyereség nyáron.

Ebbıl határozza meg a rendelet a gépi hőtés fajlagos éves primerenergia-fogyasztását:

E hő =

Qhő ⋅ ehő ; [kWh/m2 év] AN

(59)

ahol:

ehő [-]

a gépi hőtésre használt energiahordozó primerenergia átalakítási tényezıje.

A 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet által közölt fenti számítási módszert az alábbiakkal szükséges kiegészíteni:

1. Figyelembe kell venni a helyiség érezhetı hıterhelése és az ehhez tartozó totális hőtési teljesítmény közötti különbséget, mely a hőtıkalorifer felületi közepes hımérsékletének függvényében 1,2-1,5 közötti érték lehet. A hőtıkalorifer felületi hımérsékletét a kalorifer szerkezeti kialakítása, valamint a hőtıközeg hımérséklete befolyásolja.

2. Figyelembe kell venni még a hőtıgép esetében a hőtıteljesítmény és a kompresszor teljesítménye, illetve energiafelhasználása közötti különbséget (SEER tényezı).

97

A javasolt módosítás az alábbi:

E hő =

Qhő ⋅ k1 ⋅ ehő ; [kWh/m2 év] k 2 ⋅ AN

(60)

ahol:

k1 [-]

a totális hőtıteljesítmény és az érezhetı hıterhelés viszonyát kifejezı érték ( k1 = Q& total / Q& érezhetı ), mely függ a klímatechnikai rendszer fajtájától, az adott klímarendszerre vonatkozóan pontosan meghatározható (1,2-1,5).

k 2 [-]

a hőtıgép szezonális hőtési teljesítménytényezıje (SEER tényezı). Értéke függ a klímatechnikai rendszer fajtájától, az adott klímarendszerre vonatkozóan pontosan meghatározható (2,5-4,5).

A két tényezı számszerő értéke az alkalmazott klímaberendezés esetében pontosan meghatározható. Az így kapott energiafelhasználás csupán 0,25-0,6-szorosa a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet szerint meghatározható értéknek. Látható, hogy az eltérés lényeges [Kajtár L., Kassai M., 2010]. A fenti számítási módszerekkel frisslevegı ellátás nélküli fan-coil, Split, Multi-Split és VRV rendszerek éves energiafelhasználása határozható meg. Hazánkban jelenleg az épületek energetikai jellemzıinek a meghatározására alkalmazott számítási eljárás (7/2006. (V. 24.) TNM rendelet) alapján a hőtési energia meghatározás kivételével az energetikai tanúsítás jól elvégezhetı. A levegıkezelı központok hőtési energiafelhasználásának a meghatározásával a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet nem foglalkozik. Ez a feladat az általam kidolgozott új, valószínőségelméleti módszerrel meghatározható. A külföldi méretezési módszerek bemutatása alapján megállapítható, hogy csak bizonyos egyszerősítések mellett alkalmazhatók. A kidolgozott új, valószínőségelméleti módszer alkalmas a levegıkezelı központok energiafelhasználásának a meghatározására.

98

6. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK 1. Tézis:

Kidolgoztam

a

különbözı

levegıkezelı

központfajták

energiafelhasználásának a meghatározására alkalmas új fizikai modelleket.

A külsı légállapot változását a légállapot jellemzık tartamdiagramja alapján vettem figyelembe. A kidolgozott új módszer alkalmas az elıfőtıt, utófőtıt, hőtıkalorifert, hıvisszanyerıt, visszakeverı elemet, adiabatikus nedvesítıt, gızbeporlasztót tartalmazó levegıkezelı központ energiafelhasználásának a meghatározására. A módszer lehetıvé teszi, hogy a levegıkezelı elemek tetszıleges

kombinációjából

összeállított

klímaközpont

éves

vagy

havi

energiafelhasználását meghatározzuk folyamatos üzem, nappali (07-19 óra között) és éjszakai üzem (19-07 óra) során.

A tézisponthoz kapcsolódó saját publikáció: [P2, P3, P4, P6, P8, P10]

2. Tézis:

A fizikai modellek alapján kidolgoztam a különbözı levegıkezelı központfajták energiafelhasználásának a meghatározására alkalmas új matematikai modelleket.

A külsı légállapot tartamdiagramjain az adott klímaközpont főtési és hőtési energiafelhasználásával

arányos

területek

meghatározásához

közelítı

matematikai eljárást alkalmaztam (spline-interpoláció segítségével), majd az így meghatározott területek alapján fölírtam a vonatkozó matematikai egyenleteket. A matematikai modelleket elkészítettem az összes fizikai modellek alapján.

A tézisponthoz kapcsolódó saját publikáció: [P13, P14, P15]

3. Tézis:

A kidolgozott új tudományos módszert üzemelı klímaközpontok mért fogyasztási adatai alapján ellenıriztem. Az ellenırzéshez két szálloda épületegyüttes és egy irodaépület elkülönített évek (2002, 2005 és 2006) fogyasztási adatait használtam fel. A kiválasztott években a szállodák és irodaépület üzemmenete, leterheltsége az épülettípusra vonatkoztatva átlagosnak mondható volt. Az alapul vett hat független fogyasztási adatsor

99

alapján a tényleges fogyasztás és az elméleti úton meghatározott energiafelhasználás eltérése -11,7 és +11,7 % között volt. Az ellenırzés során összesen 30 db különbözı levegıkezelı központ adatait használtam fel.

A tézisponthoz kapcsolódó saját publikáció: [P7, P9, P13]

4. Tézis:

A valószínőségelméleti alapon kidolgozott új, tudományos módszer alkalmas különbözı felépítéső klímaközpontok összehasonlító energetikai vizsgálatára és a megtakarított energiamennyiség meghatározására is. Így lehetıség adódik a tervezés fázisában is összehasonlító energetikai elemzést, energetikai optimalizációt végezni az épületgépész tervezımérnök által kidolgozott különbözı koncepciók esetében.

A kidolgozott új, tudományos módszerrel értékelni lehet az üzemeltetés költségét, az egyes energiamegtakarítási módszereket és azok által megtakarított energia mennyiségét. Az így kapott eredmények nemcsak a tervezımérnök számára fontosak - tekintettel az energiatudatos tervezésre és az épület energetikai tanúsítványának készítésére - hanem a beruházó számára is elengedhetetlenül fontos adatok, hiszen az üzemeltetés költsége befolyásolja a bérleti költséget. A beruházási és üzemeltetési költségek alapján mód van arra, hogy életciklus költségek alapján tudjunk értékelést végezni. A légkezelı központok esetében az éves energiafelhasználást az eddigi tudományos eredmények alapján csak közelítıleg lehetett megbecsülni, így életciklus költségek vizsgálatára sem volt mód.

A tézisponthoz kapcsolódó saját publikáció: [P11, P12]

5. Tézis:

A hazai gyakorlatban a klímaközpontokra vonatkozóan az alkalmazott energetikai elemzı módszert értékeltem. Elemeztem a módszer által meghatározott energiafelhasználást. Az általam kidolgozott új tudományos eredmények alapján meghatároztam a szükséges korrekciós tényezıket (k1; k2). Így a korrigált méretezési eljárás az alábbi:

100

E hő =

Qhő ⋅ k1 ⋅ ehő ; [kWh/m2 év] k 2 ⋅ AN

ahol:

k1 [-]

a totális hőtıteljesítmény és az érezhetı hıterhelés viszonyát kifejezı érték ( k1 = Q& total / Q& érezhetı ); értéke függ a klímatechnikai rendszer fajtájától, az adott klímarendszerre vonatkozóan pontosan meghatározható (általában: 1,2-1,5 között).

k 2 [-]

a hőtıgép szezonális hőtési teljesítménytényezıje (SEER tényezı); értéke függ a klímatechnikai rendszer fajtájától, az adott klímarendszerre vonatkozóan pontosan meghatározható (általában: 2,5-4,5 között).

A két tényezı számszerő értéke az alkalmazott klímaberendezés esetében pontosan meghatározható. Az így kapott energiafelhasználás csupán 0,25-0,6szorosa a hazai gyakorlatban jelenleg alkalmazott számítási eljárás szerint meghatározható értéknek. Látható, hogy az eltérés lényeges.


6. Tézis:

Az új, tudományos módszerrel meghatározható energiafelhasználást összevetettem más külföldön alkalmazott energetikai elemzı eljárásokkal. A kapott eredmények azt igazolták, hogy az alkalmazott külföldi módszerek csak bizonyos esetekben alkalmasak az energiafelhasználás meghatározására.


101

7. ÖSSZEFOGLALÁS Kutatómunkám során egy általánosított, a gyakorlatban elıforduló lehetséges esetekre jól

és

hatékonyan

alkalmazható

valószínőségelméleti

módszert

dolgoztam

ki

a

klímaközpontok energiafelhasználásának a meghatározására. Tekintettel arra, hogy a levegıkezelı központok felépítése, és a bennük lejátszódó levegı állapotváltozási folyamat igen összetett, kidolgoztam a folyamatot pontosan leíró fizikai és matematikai modelleket. Az új valószínőségelméleti módszert alkalmaztam 30 db üzemelı különbözı levegıkezelı központ esetében. A tényleges fogyasztási adatokkal összevetve igazoltam az új elméleti módszer pontosságát, majd végül az új módszer alapján javaslatot dolgoztam ki levegıkezelı központok esetében a hazánkban jelenleg alkalmazott eljárás pontosítására. Az általam kidolgozott energetikai elemzı eljárással már a tervezés fázisában pontosan meg lehet határozni a levegıkezelı központ éves energiafelhasználását. A kidolgozott valószínőségelméleti

módszer

alkalmas

különbözı

felépítéső

klímaközpontok

energiamegtakarításának a vizsgálatára is. A különbözı változatok energetikai értékelése, összehasonlítása még a beruházás megvalósulása elıtt elvégezhetı. A tervezés fázisában az energetikai szempontok figyelembevétele alapján, ily módon helyes döntés hozható. A legkisebb energiafelhasználású klímaközpont választásával a rendszer teljes élettartalma során jelentıs (30-60%-os) energiamegtakarítást érhetünk el. Továbblépési

lehetıség:

a

kutatómunkám

során

a

klímaközpontok

energiafelhasználásának a meghatározására kidolgozott számítási eljárás alkalmazásának felgyorsítása érdekében készült egy PC szimulációs program, melyet Gräff József mérnökmatematikus, tudományos munkatárs és Dr. Kajtár László egyetemi docens dolgoztak ki. A program az általam kidolgozott fizikai és matematikai modellek segítségével határozza meg

a

különbözı

felépítéső

klímaközpont

változatok

energiafelhasználását,

mely

alkalmazásával az energetikai értékelés gyorsan, pontosan és hatékonyan elvégezhetı. A PC szimulációs program piacképes változatának elkészítése után az alkalmazás valamennyi tervezımérnök számára lehetıvé válik.

102

SUMMARY, UTILIZATION OF THE RESULTS

During my research my objective was to work out a generalized calculation procedure which is suitable for the analysis of the energy consumption of air handling units based on the probability theory. Considering that the construction of the air handling units and the air case of 30 pieces of different operating air handling units. The comparison of the calculated and the actual energy consumption proved that the new theoretical procedure is right. Based on the new calculation method I worked out proposal for the actual national method to specify the applied procedure herein. With the developed energetic analysis procedure can already be determined the exact annual energy consumption of the air handling unit in the design phase before the investment realization. The new method is also suitable for analysing the energy saving of the various constructed air handling units. In this manner an optimal decision can be made in the design phase. By choosing the lowest energy consumed air handling unit, a significant energy saving (30-60%) can be achieved during the whole lifetime of the system. To apply the results of the research work additional researches might be done in this field. To analyse the energy consumption of the air handling units fast, exact and efficiently, a computerised simulation PC program was made by Dr. László Kajtár and József Gräff. The PC program uses the physical and mathematical models, I developed, to determine the energy consumption of the various constructed air handling units. After the development of the marketable version of the PC program, the application of the new calculation method will become possible also for the designing engineers.

103

JELÖLÉSJEGYZÉK AK , A

[m2]

a légcsatorna felülete az épületen kívül,

AN

[m2]

a nettó főtött alapterület,

AN

[-]

az adiabatikus nedvesítıkamra jele,

bvek

[-]

a hımérséklet korrekciós tényezı, értékét a szabvány közli (függ attól, hogy a levegıkezelı központ melyik elemének az energiafelhasználást vizsgáljuk),

ca

[ J/kgK]

a levegı fajhıje,

c pg

[kJ/kgK]

a levegıben lévı vízgız fajhıje állandó nyomáson,

c pl

[kJ/kgK]

a levegı állandó nyomáson mért fajhıje,

ehő

[-]

a gépi hőtésre használt energiahordozó primerenergia átalakítási tényezıje,

f vh,d

[W/m2]

a levegıelosztó hálózat hıveszteségi tényezıje

EF

[-]

az elıfőtı jele,

F

[-]

a főtıkalorifer jele,

FHV (h)

[-]

a hıvisszanyerı utáni légállapot vonala, mely a megvalósulási fok, a helyiséget elhagyó távozó levegı entalpiája, valamint a külsı levegı entalpiájának tartamdiagramja alapján szerkeszthetı,

FHV (t )

[-]

a hıvisszanyerı utáni levegı hımérsékletének a vonala, mely a megvalósulási

fok,

a

helyiséget

elhagyó

távozó

levegı

hımérséklete, és a külsı levegı hımérsékletének tartamdiagramja alapján szerkeszthetı meg, FKV (h)

[-]

a kevert levegı entalpiájának a vonala a tartamdiagramon, mely a visszakeverési arány, a távozó levegı entalpiája és a külsı levegı tartamdiagramja alapján szerkeszthetı meg,

FN (t )

[-]

az elıfőtött, kevert és nedvesített levegı hımérsékletének a vonala tartamdiagramon,

G

[-]

a gızbeporlasztó jele,

h AU ( Ia )

[kJ/kg]

a külsı levegı entalpiájának átlagértéke az Ia zónában

hB

[kJ/kg]

az adiabatikus nedvesítés entalpiája,

104

hdes

[kJ/kg]


hdes ,o

[kJ/kg]

a levegı entalpiája a hıvisszanyerı után,

hEF

[kJ/kg]

a levegı entalpiája az elıfőtı után,

hHVM

[°C]

a levegı entalpiája a hıvisszanyerı után méretezési állapotban,

h külsı ,i

[kJ/kg]

a külsı levegı entalpiájának átlagértéke a hőtési idıszakban,

hRA,u

[kJ/kg]

a belsı levegı (helyiség) entalpiája,

hs ,i = F (t ) [-]

a külsı levegı entalpiájának tartamdiagramja,

hEF

[kJ/kg]

a levegı entalpiája az elıfőtı után,

hKM

[kJ/kg]

a külsı levegı entalpiája méretezési állapotban,

hN

[kJ/kg]

a levegı entalpiája az adiabatikus nedvesítı kamra után,

hKV

[kJ/kg]

a kevert levegı entalpiája,

hKVM

[kJ/kg]

a kevert levegı entalpiája méretezési állapotban,

hUF

[kJ/kg]

a levegı entalpiája az utófőtı után, mely egyben a szellızı levegı entalpiája ( hSZ ), a téli főtési esetet tekintve.

hSZ

[kJ/kg]


hT H

[kJ/kg] [-]

a távozó levegı entalpiája, a hőtıkalorifer jele,

HV

[-]

a hıvisszanyerı jele,

H ve ,adj

[J/Ks]

a szellızés teljes hıveszteségtényezıje,

H

[Pa]

a szivattyú emelımagassága,

k1

[-]

a totális hőtıteljesítmény és az érezhetı hıterhelés viszonyát kifejezı érték ( k1 = Q& total / Q& érezhetı ),

k2

[-]

a hőtıgép szezonális hőtési teljesítménytényezıje (SEER tényezı).

l1

[mm]

l2

[mm]

m& s

[kg/óra]

a kevert levegı és az elıfőtött levegı hımérsékletkülönbségével arányos kar, a kevert levegı és a távozó levegı hımérsékletkülönbségével arányos kar, a szellızı levegı tömegárama,

m& 1, L

[kg/s]

a rendszeren átáramló levegı tömegárama,

nhő

[nap/év]

a hőtési napok száma,

u

[-]


105

qb

[W/m2]

a belsı hıterhelés fajlagos értéke,

q H ,m

[Wh/(m3/h)]

a főtés fajlagos nettó energiaigénye,

qve ,k , mn

[m3/s]

a szellızı levegı térfogatárama,

Q& ember ,i

[W]

az emberek belsı hıterhelése,

Q FC ,hő többlet [kJ/év]

a fan-coilok többlet hőtési energiafelhasználása a filtrációból adódóan,

Q& sdnyár

[W]

a direkt sugárzási hınyereség nyáron,

Q& sdnyár szoba ,i [W]

a napsugárzásból származó átlagos hıáram,

Q& tech,i

[W]

a technológia (világítás, tévékészülék) általi átlagos belsı hıáram,

Qvh,b

[kWh/hó]

a főtés nettó energiaigénye,

Qvh,ce

[kWh/hó]

a légvezetés hıvesztesége („Wärmeverluste der Luftführung”),

Qvh,d

[kWh/hó]

a levegı elosztó hálózat vesztesége,

∆pö

[Pa]

a ventilátor össznyomásemelése,

ro

[kJ/kg]

a víz párolgáshıje,

SEER

[-]

a folyadékhőtı szezonális hőtési teljesítménytényezıje,

SZ

[-]

a szőrı jele,

t (1a )

[h/év]


t h∗,op ,mth

[h]

a levegıkezelı központ főtıkaloriferjének üzemideje a vizsgált hónapban,

t

[Ms]

a vizsgált üzemidı alatt eltelt idıszak, Megamásodpercben (a szabvány F Mellékletében közölt adat),

t

[°C]

a levegı hımérséklete,

t c*

[óra]

a főtési órák száma, amely idı alatt a hıvisszanyerı üzemel,

* t des

[óra]

a főtési órák száma, amely idı alatt a főtıkalorifer üzemel,

te

[°C]


t ez

[°C]

a főtési napok külsı hımérsékletének középértéke, melyet átlagos külsı hıfoknak is hív a szakirodalom,

t EF

[°C]

a levegı hımérséklete az elıfőtı után,

106

t HVM

[°C]

a levegı hımérséklete a hıvisszanyerı után méretezési állapotban, értéke a megvalósulási foktól, a helyiséget elhagyó távozó levegı állapotától, valamint a külsı légállapottól függ ( t HVM = t K ' ),

ti

[°C]


t KM t külsı

[°C] [°C]

a külsı levegı hımérséklete méretezési állapotban, a pillanatnyi külsı hımérséklet minden szellıztetett óra esetén, ahol t szell > t külsı ,

tN

[°C]

a levegı hımérséklete az adiabatikus nedvesítés után,

tUF

[°C]

a levegı hımérséklete az utófőtı után,

t SZ

[°C]


t szell

[°C]


tT

[°C]

a távozó levegı hımérséklete,

t (1a )

[°C]


u

[-]


Φ

[-]

a hıvisszanyerı megvalósulási foka,

ϑ RA,u

[°C]


V&mech,m

[m3/h]

a szellızı levegı térfogatárama,

V&filtr . i

[m3/h]

a frisslevegı beeresztı elemeken keresztül beáramló levegı mennyisége,

V& friss

[m3/h]

a

klímaközpontba

beérkezı,

az

elıfőtın

átáramló

levegı

térfogatárama, V&EF

[m3/h]

az elıfőtın átáramló levegı térfogatárama,

V&H

[m3/h]

a hőtıkaloriferen átáramló levegı térfogatárama,

VK

[-]

a levegı visszakeverés jele,

V&SZ

[m3/h]

a keverés utáni, az utófőtın átáramló szellızı levegı térfogatárama,

V&sziv

[m3/s]

a szivattyú szállítása,

V&UF

[m3/h]

az

utófőtın

átáramló

levegı

térfogatárama

(frisslevegıs

klímaközpont esetén megegyezik az elıfőtın átáramló levegı térfogatáramával ( V&EF )),

107

V&vent

[m3/s]

a ventilátor légszállítása,

xbe

[g/kg]

a gızbeporlasztóba belépı levegı abszolút nedvességtartalma,

x ki

[g/kg]

a gızbeporlasztó utáni levegı abszolút nedvességtartalma,

xkülsı

[g/kg]

külsı levegı abszolút nedvességtartalma. Az átlagos értéke október-március idıszakra vonatkozó átlagérték az tartamdiagram alapján éjjel, illetve nappal egyaránt x külsı = 2,99 gr/kg,

Z hf

[óra]

a szellıztetési órák főtés esetén,

ZS

[-]

az esıvédı zsalu jele,

∆pö ∆z

[Pa] [nap]

a ventilátor össznyomásemelése, azon idıköz (főtési napok száma), amelyre vonatkozóan a közepes hımérséklet rendelkezésre áll,

η vh,ce

[-]

a hıátadás hatásfoka a helyiségen belül („der Nutzungsgrad Wärmeübergabe an den Raum”),

ηmot

[-]

a motor (ventilátor, szivattyú) hatásfoka,

η sziv

[-]

a szivattyú hatásfoka,

ηt ηvent

[-]

a hıvisszanyerı hatásfoka,

[-]

a ventilátor hatásfoka,

θe

[°C]


θ int, set , H , z

[°C]

a helyiségben tartani kívánt belsı levegı hımérséklete főtés esetén,

θ int, set ,C , z

[°C]

a helyiségben tartani kívánt belsı levegı hımérséklete hőtés esetén,

ϑ AU ( Ia )

[°C]

a külsı levegı hımérsékletének átlagértéke az Ia zónában,

ϑ RA,u

[°C]


ρ

[kg/m3]

a levegı sőrősége,

ρ SZ

[kg/m3]

a szellızı levegı sőrősége,

τ

[h]

a ventilátor és a szivattyú üzemideje,

τ ember

[h/év]

az emberek tartózkodási ideje éves szinten,

τ inf

[h]

a fan-coilok üzemideje hőtési idényben,

τ sd

[h/év]

a benapozási idı éves szinten,

τ tech

[h/év]

a technológia üzemideje éves szinten,

Φ

[-]

a hıvisszanyerı megvalósulási foka.

108

IRODALOMJEGYZÉK

[1]

Alan J. Zajac: Building Environments: HVAC Systems, ISBN 0 925669 00 8, p. 6163. (1997).

[2]

Albert T., William J.Y.: Handbook for energy audits, ISBN 0 88173 423 3, p. 216217. (2003).

[3]

A. HC. van Paassen, I.r and Q.X. Luo: Weather data generator to study climate change on buildings, Building Service Engineering and Researh Technology, ISSN

1477-0849; 0143-6244, p. 253-255. (2002). [4]

Air Infiltration and Vetilation Centre (AIVC): A Guide to Energy Efficient Ventilation, ISBN 0 946075 85 9, p. 123-125. (1996).

[5]

Anton Pech, Klaus Jens: Baukonstruktionen, Lüftung und Sanitär, ISBN-10 3 211 25252 5, ISSN 1614 1288, p. 44-46. (2006).

[6]

Arthur A. Bell: HVAC Equations, Data, and Rules of Thumb, ISBN 978 0 07 148242, p. 455-458. (2008).

[7]

Asztalos Máté, Horváth Ákos: Napkollektoros abszorpciós hőtı fejlesztése; 2010, 610.o.

[8]

Álmos Attila, Gyıri Sándor, Horváth Gábor, Várkonyiné Kóczy Annamária: Genetikus algoritmusok, Typotex kiadó, ISBN 963 9326 45 3, 11. o. (2002).

[9]

Bajcsay Pál: Numerikus analízis, Tankönyvkiadó, Budapest, 26.o. (1978).

[10] Bánhidi László: Korszerő gyakorlati épületgépészet, Verlag Dashöfer Kiadó, Budapest, 7. rész 2.2. fejezet, 1. o. (2010). [11] Barótfi István, Elmar Schlich, Szabó Márta: Energiafelhasználás otthon, 17.o., (2007). [12] Bettina Maria Schmidt, Tomas Hecker, Daniel Fischhaber: Der einfache Weg zur DIN V 18599 (Teil 3.), IHKS Fach.Journal - Fachzeitschrift für Planungsbüros,

Anlagenbau, Öffentliche Hand und Fachhandel, S. 24-31. (2006/07). [13] Bihari Péter: Energetika II., 3.o, (1998). [14] BME MOGI Tanszék: Genetikus algoritmus, egyetemi jegyzet, 9. o. (2010). [15] Borgulya István: Evolúciós agoritmusok, Dialóg Campus Kiadó, ISBN 963 9542 41 5, 55. o. (2004). [16] Bunse

F.:

Investitions-

und

Betriebskosten

vom

Klimaanlagen

mit

Wärmerückgewinnung, Ort, Verlag, Jahr: Karlsruhe, Müller, S.7., (1977).

109

[17] Büki Gergely: Energetika, Mőegyetem Kiadó, ISBN 963 420 533 X, 50-51.o. (1997.) [18] Carson Dunlop: Air conditioning & Heat Pumps, IL 60606-7481, p.126. (2003). [19] C.-A. Rouleta, F.D. Heidtb, F. Foradinic, M.-C. Pibiria: Real heat recovery with air handling units, Energy and Buildings, ISSN 0378-7788, p. 406-407. (2001).

[20] Christoph

Schmid:

Bau

und

Energie

5.

Heizung,

Lüftung,

Elektrizität:

Energietechnik im Gebäude. Leitfaden für Planung und Praxis, ISBN 10:

3728129364, ISBN 13: 978 3728129369, S. 75. (2004). [21] Claude-Alain Roulet: prEN-ISP 13790-A Simplifield Method to Assess the Annual Heating Energy Use in Buildings, ASHRAE Transactions, ISSN 0001-2505,

Volume 108, Part 2, p. 911-918. (2002). [22] Claude-Alain Roulet: Ventilation and airflow in buildings – Methods for diagnosis and evaluation, ISBN 978 1 84407 451 8, p. 84-86. (2008).

[23] David V. Chadderton: Air conditioning, A practical introduction, ISBN 0 419 22610 9, p. 10. (1993). [24] Egyedi László: Épületgépészeti Kézikönyv I. / Bacsó Nándor: Meteorológia, Mőszaki Könyvkiadó, ETO: 696/697, 144.o. (1963). [25] Erik Reichert: Ein Verfahren zur Bestimmung des Energie- und Stoffaufwands zur Luftbehandlung bei raumlufttechnischen Anlagen, ISBN 3-9805218-4-2, Universität

Stuttgart, 25-29.o. (2000). [26] Fred H., Roger G.: Building Services Handbook – Incorporating current building & Construction regulations, ISBN 13: 978 1 85617 626 2, p. 250-251. (2009).

[27] Hazim Awbi: Ventilation systems – Design and performance, ISBN 0 203 93689 2, p. 318-321. (2008). [28] Heinz Eickenhorst: Einführung in die Klimatechnik, Erläuterungen zum h-x Diagramm, ISBN 3 8027 2371 6, p.10. (1998).

[29] Hermann R, Klaus F.: Raumklimatechnik, Bald 2: Raumluft-und Raumkühltechnik, Springer, Berlin. SBN 978-3-540-57011-0., S.78. (2009). [30] Homonnay Györgyné: Főtéstechnika I., Mőegyetemi Kiadó, azonosító: 40907, 5469. o. (2000). [31] Homonnay Györgyné, Zöld András: Budapest hőtési hıfokhídjai, Épületgépészet XII. évf. 6.sz., 238-239.o., (1963).

110

[32] Ilaria Ballarini, Vincenzo Corrado: Application of energy rating methods to the existing building stock, Analysis of some residential buildings in Turin, Energy and

Buildings, p. 790. (2009). [33] István Barótfi, László Kajtár, Miklós Kassai,: Calculation Method for Energy Consumption of Air Handling Units. Mechanical Engineering Letters, Szent István

University, HU ISSN 2060-3789, Vol. 3, p. 209-221. (2009) - P4 [34] Jaap Hogeling: EPBD Buildings Platform – Information on standardisation, P02 1104. (2006). [35] Jakab Zoltán: Kompresszoros hőtés I., Magyar Mediprint Szakkiadó Kft., ISBN 963 8113 25 8, 177.o. [36] Jens Pfafferott, Sebastian Herkel, Matthias Wambsganß: Design, monitoring and evaluation of a low energy office building with passive cooling by night ventilation,

Energy and Buildings, ISSN 0378-7788, p. 458. (2004). [37] John G., W. David B.: HVAC Testing, Adjusting, and Balancing Manual, ISBN 0 07 024184 8, p. 180-182. (1996). [38] Joseph C. Lam, Sam C.M. Hui: Outdoor design conditions for HVAC system design and energy estimation for buildings in Hong Kong, Energy and Buildings, ISSN

0378-7788, p. 32-33. (1995). [39] Joe Suthpin: AutoCAD 2006 VBA, A Programmer’s Reference, ISBN 1-59059-5793, p. 593. (2005). [40] Joseph C. Lam, Sam C.M. Hui, Apple L.S. Chan: A statistical approach of the development of a typical meterological year for Hong Kong, Architectural Science

Review, ISSN: 0003-8628, E-ISSN: 1758-9622. Volume 39, pp. 201-209. (1996). [41] Kajtár

L.:

Klímatechnikai

rendszerek

energetikai,

gazdasági

elemzése

valószínőségelméleti alapon, 17. Főtés- és légtechnikai konferencia CD kiadvány.

(2005). [42] Kajtár L., Kassai M.: Analysis of air treatment equipment using the probability theory. 14th Building Services, Mechanical and Building Industry Days, Debrecen,

ISBN 978-963-473-124-5, pp. 127-134. (2008) - P14 [43] Kajtár L., Kassai M.: Levegıkezelı központok energiafelhasználásának elemzése hazai és külföldi eljárások alapján. Magyar Épületgépészet, 2010/12. szám, 3-8 o., HU ISSN 1215-9913 (2010) - P5 [44] Kajtár L., Kassai M.: Klimatizált épületek energetikai elemzése. Magyar Épületgépészet, HU ISSN 1215-9913, 2008/7-8. szám, 3-7.o. (2008) - P7 -

111

[45] Kajtár L., Kassai M.: Levegıkezelı központ energiafelhasználásának elemzése valószínőségelméleti módszerrel. Magyar Épületgépészet, HU ISSN 1215-9913,

2007/4. szám, 3-7 o. (2007) - P8 [46] Kajtár L., Kassai M.: Passzívház szellızési rendszerének energetikai elemzése. Magyar Installateur, ISSN: 0866 6024, 46-49.o. (2010) - P6 [47] Kajtár L., József G., Kassai M.: Energetic analysis of ventilation system of passive house. 16th “Building Services, Mechanical and Building Industry Days”, International Conference, Debrecen, ISBN 978-963-473-121-5, pp. 5-11. (2010) -

P10 [48] Kazimierz W.: Simplified Model of Seasonal Energy Consumption by Air Conditioning System in Non Residential Buildings, Proceeding of Clima 2007

Congress, Helsinki (2007). [49] K.H. Grote, J. Feldhusen: Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, ISBN 978 3 540 49714 1, S. M 59-60. (2007). [50] Kirill Ya. Kondratyev, Vladimir F. Krapivin, Costas A. Varotsos: Global Carbon Cycle and Climate Change, ISBN 3 540 00809 8, p. 38-39. (2003).

[51] Kiss Róbert: Légtechnikai adatok, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest, ISBN 963 10 3152 7, 197./207-208. o. (1980). [52] Kjell Folkesson and William Lawrance: Calculate ventilation Life Cycle Cost and Count on Savings, Business Briefing: Hospital Engineering & Facilities

Management, (2005). [53] Környey Tamás: Termodinamika, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest, XIV.4.o. (2007). [54] Lars Keller: Leitfaden für Lüftungs- und Klimaanlagen, Oldenbourg Industrieverlag, ISBN 3-486-63-076-8, S.130-135./39-40., (2005). [55] L. Kajtár, M. Kassai: Analysis of energy consumption of air-conditioning systems. Gépészet 2010 Konferencia, ISBN 978-963-313-007-0, Budapest, p. 439-450. (2010) - P12 [56] L. Kajtár, M. Kassai: Analysis of energy consumption of air handling units based on probability theory. Periodica Polytechnica, Mechanical Engineering, 52/2, ISSN:

0324-6051 pp. 61-66. (2008) - P2 [57] L. Kajtár, M. Kassai: Analýza spotreby energie Hotelov. 18. medzinárodnej konferencie VYKUROVANIE 2010, Pozsony, ISBN 978-80-89216-32-1, s. 473477. (2010) - P13 -

112

[58] L. Kajtár, M. Kassai: A new calculation procedure to analyse the energy consumption of air handling units. Periodica Polytechnica, Mechanical Engineering, ISSN: 0324-6051 (2010). (A cikk közlésre elfogadva, szerkesztés alatt áll, igazolás mellékelve). - P1 [59] L. Kajtár, M. Kassai: Energy Consumption of Air Handling Units. Clima 2010 – 10th REHVA World Congress, Antalya, ISBN 978-975-6907-14-6, p. 37-39. (2010)

- P11 [60] L. Kajtár, J. Gräff, M. Kassai: Evalution method for electrical performance of airconditioning systems in summer. Gépészet 2008 Konferencia, Budapest, ISBN 978-

963-420-947-8, (2008). [61] L. Kajtár, M. Kassai: Analýza potreby energie pre centrálnu klimatizačnú jednotku. TZB HAUSTECHNIK, 2010/6, ISSN 1210-356X, p. 32-35. (2010) - P3 [62] L. Kajtár, M. Kassai: Evaluation of energy demand of air-conditioning systems based on probability theory. The 6th IASME/WSEAS International Conference on

Heat Transfer, Thermal Engineering and Environment, Rhodos, ISSN 1790-5095, ISBN 978-960-6766-97-8, p. 266-270. (2008) - P15 [63] L. Kajtár, J. Gräff, M. Kassai, J. Szabó: New Calculation Method for Energy Consumption of Air Handling Units, The 12th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, Austin, USA, (2011). (A cikk közlésre elfogadva) - P9 [64] Macskásy Árpád: Központi Főtés I., Tankönyvkiadó, Budapest, 164-169. o. (1971). [65] Macskásy

Árpád:

Energiagazdálkodási

kérdések

klímaberendezésben,

Épületgépészet, VIII. Évf. 6. sz., (1959). [66] Magyar Tamás: Légcsatorna rendszerek tervezési és alkalmazási irányelvei, 3./2324.o (2003). [67] Malcolm O., Nurul L., Ventilation modelling data guide, AIVC Guide 5, ISBN 2 9600355 2 6, p.10-11. (2002). [68] Malcolm O.: Energy Impact of ventilation, Estimate for service and residential sectors, ISBN 1 946075 97 2, p. 10. (1998).

[69] M. A. Sztürikovics, E.E. Spilrajn: Az energetika problémái és távlatai, Mőszaki Könyvkiadó, ISBN: 963 10 53083, 9-10.o. (1984). [70] Mathematics Consulting Group: http://rocagroup.org (2010). [71] Menyhárt

József:

Légtechnikai

rendszerek,

Tankönyvkiadó,

Budapest,

209./211./314.o. (1990).

113

[72] Menyhárt József: Klímaberendezések, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest, 161.163./111.o. (1978). [73] Melanie T. Fauchoux, Carey J. Simonson, David A. Torvi: The Effect of Energy Recovery on Perceived Air Quality, Energy Consumption, and the Economics of fan Office Building, ASHRAE Transactions, Volume 112, Part 2, ISSN 0001-2505, pp.

440. (2007). [74] Mikko Nyman, Carey J. Simonson: Life cycle assessment of residential ventilation units in a cold climate, Building and Environment, p.15-27. (2005).

[75] Mildred G.: ASHRAE Greenguide – the design construction and operation of sustainable buildings, ISBN 1 933742 07 0, ISBN 978 1 933742 07 6, p. 150.

(2006). [76] Monostori Iván: Valószínőségelmélet és matematikai statisztika, Mőegyetemi Kiadó, Azonosító: 040884, 53-54. o. (2002). [77] MSZ EN ISO 13790:2008: Épületek energetikai teljesítıképessége. A főtési és hőtési energiaigény számítása (2008).

[78] Obádovics J. Gyula: Numerikus módszerek II., ISBN 963 592 914 5, ISSN: 08647313, 6-12.o. (1989). [79] Omar M. Al-Rabghi, Mohammed H. Al-Beirutty, Kadry A. Fathalah: Estimation and measurement of electric energy consumption due to air conditioning cooling load, Energy Conversion and Management, ISSN 0196-8904, p. 1535-1539. (1999).

[80] Peter G. Shild: Air to air recovery in ventilation systems, Air Infiltration and Ventilation Centre, Ventilation Information Paper, n° 6, p. 6-7. (2004). [81] Peter Henrici: Numerikus Analízis, ISBN 963 10 6419 0, 252. o. (1985). [82] P. Jaboyedoff, C.-A. Roulet, V. Dorer, A. Weber, A. Pfeiffer: Energy in airhandling units - results of the AIRLESS - European Project, Energy and Buildings,

pp. 391-399. (2004). [83] Peter S. Curtiss, Newton Breth: HVAC instant answers, ISBN 0 07 138701 3, p. 381-382. (2002). [84] Recknagel, Sprenger, Schramek: Főtés-és klímatechnika 2000 / I. kötet, Dialóg Campus Kiadó, Budapest-Pécs, 13-17. / 137.o. (2000). [85] Recknagel, Sprenger, Schramek: Főtés-és klímatechnika 2000 / II. kötet, Dialóg Campus Kiadó, Budapest-Pécs, 1055./1181./1356. o. (2000).

114

[86] Recknagel, H.; Sprenger; Schramek, E.-R.: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. 74. Auflage, München: R. Oldenbourg Verlag, ISBN 978-3-83563134-2, S. 1226./1498. (2009). [87] Richard H. Bartels, John C. Beatty, Brian A. Barsky: An Introduction to Splines for Use in Computer Graphics and Geometric Modeling, ISBN 1-55860-400-6, p. 2.

(1987). [88] Robert C. Rosaler: HVAC Maintenance and Operations Handbook, ISBN 0 07 052169 7, p. 319-320. (1997). [89] Robert McDowall: Fundamentals of HVAC systems, ISBN 13: 978 0 12 373998 8, p. 74. (2007). [90] Roger W. Haines, C. Lweis Wilson: HVAC systems design handbook, ISBN 0 07 139586 5, p. 480-483. (2003). [91] Ross Mongomery, Robert McDowall: Fundamentals of HVAC contol systems, ISBN 978 0 08 055233 0, p. 98-104. (2008). [92] Sebastion F., Sanford A.K., Douglas T.R.: Energy Savings Potential of Energy Recovery Ventilation in an Animal Housing Facility, ASHRAE Transactions,

Volume 110, Part 1, ISSN 0001-2505, pp. 121. (2004). [93] Sebastian Oberthür, Hermann E. Ott: The Kyoto Protocol – International Climate Policy for the 21st Century, ISBN 3 540 66470 X, p. 125-127. (1999).

[94] S. Ginestet, D. Marchio, O. Morisot: Evaluation of faults impacts on energy consumption and indoor air quality on an air handling unit, Energy and Buildings,

ISSN 0378-7788, p. 52-54. (2008). [95] Solt György: Valószínőségszámítás, Mőszaki Könykiadó, Budapest, ISBN 963 10 9781 1, 251-252. o. (1993). [96] Shiping H., Qingyan C., Leon R.G.: Comparison of Energy Consumption between Displacement and Mixing Ventilation Systems for Different U.S. Buildings and Climates, ASHRAE Transactions, ISSN 0001-2505, Atlanta, pp. 457. (1999).

[97] S.N. Sapali: Refrigeration and Air Conditioning, ISBN 978 81 203 3360 4, p. 292293. (2009). [98] Steve Doty, Wayne C. Turner: Energy management handbook, ISBN-10: 0 88 173 609 0, p. 268-269. (2009). [99] Szirmay-Kalos László, Antal György, Csonka Ferenc: Háromdimenziós garfika, animáció és játékfejlesztés, ISBN: 963 618 303 1, 68.o. (2006).

115

[100] Teerayut L., Nikorn S.: Energy Management by Simulation of Air Handling Unit Degradation Behavior for Planning Maintenance Schedule, IEEE International

Conference on Management of Innovation and Technology, p. 1070-1071. (2006). [101] Tóth Gyula: Spine-interpoláció, egyetemi jegyzet, BME Általános és Felsıgeodézia Tanszék, 1. o. (2010). [102] Winfried Jansen: Statistische Untersuchung über Abhängigkeiten von Tepmeratur, Feuchte und Energieverbrauch in Wochnungen mit verschiedenen Lüftungsystemen,

Dortmund, S.29. (1989). [103] W.P. Jones: Air Conditioning Engineering, ISBN 0 7506 5074 5, p. 62-67. (2001). [104] W.P. Jones: Air Conditioning Applications and Design, ISBN 0 340 64554 7, p. 5354. (1997). [105] Yaw Asiedo, Robert W. Besant, Carey J. Simonson: Cost-Effective Design of Dual Heat and Energy Recovery Exchangers for 100% Ventilation Air in HVAC Cabinet Units, ASHRAE Transactions, Volume 111, Part 1, ISSN 0001-2505, p. 858-863.,

(2005). [106] Zöld András: Épületenergetika, Mőegyetemi Kiadó, 5. o. (2000). [107] Zöld András: Az új épületenergetikai szabályozás, ISBN 9632291786, 72./85-87. o. (2006). [108] Zöld András (szerk.): Épületgépészet 2000, Épületgépészet Kiadó Kft., ISBN 963 03 97102, 128. o. (2000). [109] 2000 ASHRE HANDBOOK: Heating, Ventilating, and Air-Conditioning systems and equipment, ISBN 1-883413-81-8, Atlanta, p. 2.3-2.7. (2000).

116

Melléklet 1. melléklet Az egyes tagállamok által használt épületenergetikai szabványok, rendeletek Ausztria

ÖNORM B 8110-6 ÖNORM H 5057 ÖNORM H 5056 ÖNORM H 5058 ÖNORM H 5059 P124_Austria Belgium P067_EN_Belgium EN 832 Bulgária EN 13370 EN 13789 БДС EN ISO 6946 P076_EN_Bulgaria Cyprus L.142(I)/2006 Κ.∆.Π.429/2006 P130_EN_Cyprus Cseh 148/2007 Coll. Köztársaság 276/2007 Coll. 277/2007 Coll. P127_EN_Czech _Rep. Law No. 61/2008 Coll. Dánia BR 08 BR 95 BR-S 98 BR 95 P139_EN_Denmark Egyesült 2006 No 355 Királyság 2006 No 440 P138_EN_UK Észtország RT I 2007, 72, 445 RT L 2007, 95, 1577 P83 Estonia Finnország 487/2007 489/2007 765/2007 P120_EN_Finland Franciaország RT2000 prEN 13790 P069_EN_France

Görögország Hollandia Horvátország

P074_EN_Greece P131_EN_Netherlands 76/2007 EN 13790 P129_EN_Croatia HRN EN 832 HRN EN 832/AC S.I. No. 666 Írország S.I. No. 873 S.I. No. 854 S.I. No. 872 S.I. No. 346 EN ISO 13790 P078_EN_Ireland Lengyelország P140_EN_Poland PN-ISO-EN 13790 PN-EN ISO 13789 Lettország LBN 002-01 P128_EN_Latvia Litvánia STR 2.01.09:2005 D-1-624 EN 15217:2005 EN 15203:2005 STR 2.05.01:2005 P077_EN_Lithuania Luxemburg Memorial A 221 P119_EN_Luxemb. Magyarország TNM 7/2006 MSZ EN ISO 13790 Málta CAP.423 LN 238 P075_EN_Malta Németország EnEV 2007 EnEV 2002 DIN V 4108-6 DIN V 4701-10 EN 832 DIN V 18599 P073_EN_Germany

Norvégia

NS3031:2007 NS 3940 P85_EN_Norway Olaszország D. Lgsl. n. 192/2005 D. Lgsl. n.311/2006 Lgsl. D.n.311/2006 D. Lgsl. 115/2008 UNI TS 11300 P084_EN_Italy Portugália Decree 78/2006 Decree 79/2006 Decree 80/2006 Portaria nº 461/2007 Portaria nº 835/2007 P061_EN_Portugal ASHRAE standard 140-2004 Románia 372/13.12.2005 2055/29.11.2005 57/1.02.2007 P079_EN_Romania STN 73 0540: 2002 Szlovákia P118_EN_Slovak EN ISO 13790 STN 73 0540-2 EN 15378 EN 15240 SIST EN12831:2004 Szlovénia VDI 2078:1996 SIST EN ISO 13790 SIST EN 15603 P141_EN_Slovenia Spanyolország P139_EN_Spain Svédország 2006:985 2006:1592 BFS 2007:4 BFS 2007:5 BFS 1993:57 P82 Sweden

117

2. melléklet A Levegıkezelı központok energetikai elemzése program kezelıfelülete

3. melléklet A Levegıkezelı központok energetikai elemzése program kezelıfelülete az adatbevitel során

118



119

6. melléklet A programmal végzett energetikai elemzés során kapott eredmények

120

Köszönetnyilvánítás Köszönetemet fejezem ki -

témavezetımnek, Dr. Kajtár László egyetemi docens úrnak, a szakmai és emberi támogatásáért, mellyel a Ph.D. kutatás és a doktori értekezés megírása során végig segítette munkámat,

-

Dr. Ketskeméty László egyetemi docens matematikusnak, aki mind a matematikai kérdések megválaszolásával, mind pedig szakmai támogatásával segítette doktori munkámat,

-

Gräff József tudományos munkatársnak, aki a PC szimulációs program kidolgozását végezte el, és szakmai támogatásával segítette doktori munkámat,

-

Dr. Csoknyai István egyetemi docens úrnak a szakmai konzultációkért,

-

Dr. Bánhidi László professor emeritusnak, Dr. Garbai László egyetemi tanárnak és Dr. Molnár Károly egyetemi tanárnak, hogy munkámat támogatták, és szakmai konzultációkkal segítették a doktori értekezésem elkészítését,

-

Dr. Láng Péter tanszékvezetı egyetemi tanárnak a szakmai ás tanszékvezetıi támogatásért,

-

az Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék minden oktatójának és munkatársának a támogatásért, bíztatásáért.

Külön köszönet illeti Családomat, amiért szeretetükkel, türelmükkel és a nyugodt háttér megteremtésével támogatták doktori tanulmányaimat.

121

Klímaközpontok energiafelhasználásának elemzése valószínőségelméleti alapon

Recommend Documents