A Kárpát-medence Kincsei Egerben Energetikai – Környezetipari Szekció, Legjobb megoldások bemutatása Eger, 2009. 09. 17.
Új módszer a lakásszellőzésben: váltakozó áramlási irányú, decentralizált szellőzőrendszer regeneratív hővisszanyeréssel Csiha András főiskolai docens, épületgépész mérnök vezető tervező, szakértő Debreceni Egyetem Műszaki Kar Épületgépészeti Tanszék
A fokozottan légtömör nyílászárók következménye (ha a megfelelő szellőzés más módon nem biztosított): - páralecsapódás, penészképződés - rossz belső levegő minőség (CO2, szag…)
Lehetséges ismert megoldás 1: légbevezetők használata - Aereco, Kamleithner… + elszívó ventilátor(ok)
Lehetséges ismert megoldás 2: központi lakásszellőző - Helios, Rosenberg, Aldes…, (esetleg talajhőcserélővel)
Lehetséges ismert megoldás 3: decentralizált szellőzés
- rekuperatív hővisszanyerővel: Reznor … - regeneratív hővisszanyerővel: Öko-Haustechnik inVENTer GmbH
A találmány alapötlete: az üreges tégla ideális hőcserélő-hőtároló elem, ráadásul egyben rejtett légcsatorna is!
HS tégla
hagyományos tégla
N+F tégla
Profi (csiszolt) tégla
SZABADALMI LEÍRÁS (KIVONAT)
Váltakozó áramlási irányú, decentralizált, hővisszanyerős szellőztető berendezés Feltaláló: A bejelentés napja:
Csiha András, Debrecen 2008. 06. 02.
A találmány váltakozó áramlási irányú, decentralizált, hővisszanyerős szellőztető berendezés, különö-sen lakásszellőzés céljára. Két, időben váltakozóan befúvó és elszívó funkciójú szellőző kürtője van, melyek ellenfázisban üzemelnek. Ezek a szellőző kürtők a helyiség(ek) külső falának integráns részét képező függőleges üreges kialakítású falazóelem(ek)ből (1), ágyazó-kötő anyagból (2), alsó kürtőelem-ből (3a) és felső kürtőelemből (3b) kialakítottak, s egyben regeneratív hőcserélő-hőtárolók is. A szellőző kürtőkben szabályozott működtetésű ventilátor(ok) (4) található(k), amik megfelelő légáramlást biztosí-tanak a külső térből a helyiség(ek)be, illetve a helyiség(ek)ből a külső térbe légrácsokon (5) és szükség szerint légszűrő(kö)n (6) keresztül. Jellemző ábra: 1. ábra
A FluctuVent szellőző rendszer sémája Födém
3b 6 5 Külső tér
2
Helyiség
1
3a 5 4 Padló (födém)
Hivatkozási jelek listája 1 falazóelem 2 ágyazó-kötő anyag 3a alsó kürtőelem 3b felső kürtőelem 4 ventilátor 5 légrács 6 légszűrő befúvás elszívás
légcsereszám: ~0.5 1/h
Az egyetemi laboratóriumban megépített téglakürtők
N+F kürtő hagyományos tégla
csiszolt tégla
HS kürtő
Köszönet a Wienerbergernek támogatásáért!
Hőmérséklet és páratartalom mérési adatgyűjtők No 5
Mérési pontok
No 4
No 3
No 2
A FluctuVent szellőző rendszer alapelemei (közöttük-mellettük természetesen üreges téglák)
Az eddig leggyakrabban feltett kérdések:
1.) Nem lesz-e túl zajos a szellőzés működése?
2.) Nem lesz-e túl alacsony a fal belső felületi hőmérséklete a kürtőnél?
3.) Nem alakul-e ki télen páralecsapódás a kürtőben?
Arctic Cooling AF12025 PWM ventilátor - fordulatszám: 400…1500 1/min - légszállítás: szabadból szabadba, 94.7 m3/h - hangnyomásszint: max. 24.5 dB(A) ill. 0.6 Sone Zajmérési eredmények
Hangnyomásszint dB(A)
Ventilátorok adatai: AF12025 PWM, 12V DC, 1500/min, 2x1.5W
Ventilátor kívül van: 2008.03.03., 18:00 - 18:30 Ventilátor belül van: 2008.03.05., 15:15 - 15:45 Mérési eredmények A ventilátor okozta növekmény Különbség: belül - kívül Ventilátor kívül van Ventilátor belül van Ventilátor kívül van Ventilátor belül van nem nem nem nem nem működik működik működik működik működik működik működik működik működik működik
Teremben HS kürtő, rácsnál, befúvás
29.5 32.8
HS kürtő, rácsnál, elszívás NF kürtő, rácsnál, befúvás
32.5 34.9
NF kürtő, rácsnál, elszívás Rácsoknál, átlag A kürtő csillapítása
31.6 33.0
32.8 50.0 29.2
48.3 49.5 47.8 48.9
29.4
0.3 3.6
3.4 20.6
3.1 17.0
3.3 5.7
18.9 20.1
15.6 14.4
2.4 3.8
18.4 19.5
16.0 15.8
15.8
Az MSZ 18151-1: 1982 és MSZ 1982-2:1983 szerint megengedett értékek, dB(A) nappal éjjel Lakószoba 40 30 Konyha 45 35 Szállodai szoba 45 35 1/min 1500 1800 1/min Tárgyaló, előadó 40 40
1.) zaj
9
A külső fal belső felületi hőmérsékletének alakulása Hőmérsékletek és hőmérséklet-különbségek [°C] az MSZ 04.140/2 szerint t külső, MSZ t belső F belső t belső felület D t max D t növekmény, átlag D t növekmény, max HS38, kétoldalt vakolt HS38, belső kürtővel, átlag HS38, belső kürtővel, minimum
-2.00 20.00 9.90 20.00 0.20 20.00
40% 40% 40%
19.04 18.57 17.20
0.96 0.23 1.43 2.80
0.92
0.47
1.84
Hőmérsékletek és hőmérséklet-különbségek [°C] extrém hideg esetben (ventilátor nem működik) t külső, min t belső F belső t belső felület D t max D t növekmény, átlag D t növekmény, max
PTH 38
Kürtő
Helyiség
7 cm
Külső tér
-15.00 20.00 2.50 20.00 -15.00 20.00
7 cm
HS38, kétoldalt vakolt HS38, belső kürtővel, átlag HS38, belső kürtővel, minimum
40% 40% 40%
18.50 17.53 15.10
1.50 0.48 2.47 4.90
1.70
0.97
3.40
2.5°C
20°C, 40%
20°C, 30%
Belső fal felületi kondenzáció lehetősége
20°C, 74% 20°C, 84% 17.2°C, 100% 15.1°C, 100%
5.8°C, 100% 1.8°C, 100%
2.) felületi lecsapódás
9
1. példa: hőmérsékletek kívül, belül és az N+F kürtőben (irányváltási idő: 4 min, mérési időköz: 10 s) Temperature chart NF brick 2008.03.18., 03:00 - 05:00 4min - 10s 30
25
t (outdoor) t (NF1) t (NF2) t (NF3) t (NF4) t (NF5) t (indoor)
15
10
5
Time [h:mm]
5:00
4:50
4:40
4:30
4:20
4:10
4:00
3:50
3:40
3:30
3:20
3:10
0 3:00
Temperature [°C]
20
1. példa: páratartalmak kívül, belül és az N+F kürtőben (irányváltási idő: 4 min, mérési időköz: 10 s) Humidity chart NF brick 2008.03.18., 03:00 - 05:00 4min - 10s 80
70
% (outdoor) % (NF1) % (NF2) % (NF3) % (NF4) % (NF5) % (indoor)
50
40
30
20
10
Time [h:mm]
5:00
4:50
4:40
4:30
4:20
4:10
4:00
3:50
3:40
3:30
3:20
3:10
0 3:00
Humidity [%HR]
60
1. példa: Hőmérsékletek kívül, belül és a belső légrácsoknál (irányváltási idő: 4 min, mérések: 10 s-enként) Temperature chart HS and NF brick 2008.03.18., 03:00 - 05:00 4min - 10s 30
25
befúvás
15
t (outdoor) t (HS5) t (indoor) t (NF5)
elszívás
(hőtárolás)
(kisütés)
10
5
Time [h:mm]
5:00
4:50
4:40
4:30
4:20
4:10
4:00
3:50
3:40
3:30
3:20
3:10
0 3:00
Temperature [°C]
20
-5.00
-10.00 Time [h:mm:ss] 02:00:00
01:57:00
01:54:00
01:51:00
01:48:00
01:45:00
01:42:00
01:39:00
01:36:00
01:33:00
01:30:00
01:27:00
01:24:00
01:21:00
01:18:00
01:15:00
01:12:00
01:09:00
01:06:00
01:03:00
01:00:00
00:57:00
00:54:00
00:51:00
00:48:00
00:45:00
00:42:00
00:39:00
00:36:00
00:33:00
00:30:00
00:27:00
00:24:00
00:21:00
00:18:00
00:15:00
00:12:00
00:09:00
00:06:00
00:03:00
00:00:00
Temperature [°C]
2. példa: hőmérsékletek kívül, belül és a HS kürtőben
(irányváltási idő: 10 min, mérési időköz: 10 s) HS brick 2008.02.18., 0:00:00 - 2:00:00 10min - 10s
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00 t (outdoor) t (HS1) t (HS2) t (HS3) t (HS4) t (HS5) t (indoor)
0.00
24°C, 27% 21°C, 32% 20°C, 12% 16,5°C, 16%
Belső Befúvás 9°C, 60% 7°C, 67%
1. példa Kifúvás
Külső
2. példa
0°C, 35%
-6°C, 56%
Téli állapotváltozások a kürtőkben
A páralecsapódás elkerülése a kürtőben viszonylag egyszerű számítási kérdés: A külső és belső méretezési légállapotok (t és RH%) figyelembe vételével meghatározható a külső oldali kürtőfal szükséges hővezetési ellenállása (anyaga, hővezetési tényezője, vastagsága).
3.) kondenzáció a kürtőben
9
Nyári éjszakai üzem (nincs irányváltás) – „free cooling” Temperature chart Summer night, free cooling 2008.08.13. 15:00 - 2008.08.14. 15:00 Ventilation time: 21:05 - 7:05 Measurement interval: 1min 38 36 34
tbefúvás
Temperature [°C]
32
t (outdoor) t (HS5) t (indoor) t (NF5)
tbelső
30 28
telszívás
26 24
tkülső
22
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
9:00
8:00
7:00
6:00
5:00
4:00
3:00
2:00
1:00
0:00
23:00
22:00
21:00
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
20 Time [h:mm]
A télinél jóval kisebb hőmérséklet-különbségek és a rövidebb üzemidő miatt a hűtési megtakarítás a fűtésinek csak töredéke, 10…30-ad része lehet!
A FluctuVent 01 vezérlés kapcsolási sémája: „PIC” technológiájú vezérlés valósidejű órával, teljesen automatikus
vagy kézi működés, Dt funkció a „free cooling” üzemhez (fejlesztés alatt: F szabályozás, hibaellenőrzés, elpiszkolódott szűrő jelzése…)
PIC
A hővisszanyerés hatásfoka az irányváltási idő függvényében 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2min 1
Irá Irányvá nyváltá ltási idő idő 4min 2
tbefúvás − tkülső η= × 100 [%] tbelső − tkülső
8min 3
10min 4
η ≥ 80%
Fűtőteljesítmény, energia-, földgáz- és költségmegtakarítás: egy átlagos helyiség, átlagos körülmények között Magyarországon Alapadatok Alapterület Belmagasság Helyiség térfogat Légcsereszám
16 m2
Belső hőmérséklet
20 °C
Szellőző levegő felfűtési igénye
110 W
2.5 m
Külső hőmérséklet
3.6 °C
Visszanyert hőteljesítmény
88 W
40 m3/h 0.50 1/h
Levegő sűrűség 1.195 kg/m3 Fűtési idény hossza Hővisszanyerés hatásfoka
Eredmények
183 nap 80 %
Földgáz hődíj (nettó)
3.232 Ft/MJ
Éves fűtési energiamegtakarítás
483 kWh
Földgáz díj (nettó)
110.22 Ft/m3
Éves fűtési energiamegtakarítás
1.74 GJ
Földgáz fűtőérték
34.1 MJ/m3
Éves fajlagos energiamegtakarítás
Éves kazánhatásfok
90%
Éves földgáz megtakarítás
ÁFA
20%
Éves bruttó költségmegtakarítás
30.2 kWh/m2,a 57 m3/a 7 500 Ft/a
Megjegyzés: Az átlag EU lakossági gázár ~2-szerese a magyarországinak!
Épülő referencia projekt Debrecenben, földszint
Épülő referencia projekt Debrecenben, emelet
Épülő referencia projekt Debrecenben, a kürtők elhelyezkedése
Épülő referencia projekt Debrecenben
Épülő referencia projekt Debrecenben
Épülő referencia projekt Budapesten
Épülő referencia projekt Budapesten
Épülő referencia projekt Budapesten
A FluctuVent szellőzési rendszer alkalmazható · passzív- és nem passzívházakban egyaránt, · mindenféle falszerkezetű építési mód esetén (a PTH Profi kürtő más anyagú falazatba is beépíthető), · családi házakban, társasházakban, lakóparkokban, · hétvégi házakban, nyaralókban, · ahol a központi szellőzés túl drága volna: irodák…
A FluctuVent szellőző rendszer előnyei · kizárja a páralecsapódás és a penészesedés lehetőségét, · ~0.5 1/h légcserével jó belső levegő minőséget biztosít (CO2, por, szagok…), · a helyiségben ideális, kiegyenlített szellőzést biztosít, · egyszerűen és olcsón gyártható termék, · egyszerű a szellőzés tervezése, · egyszerű és olcsó helyszíni szerelés, · sem a helyiségben, sem a lakásban nem foglal el hasznos helyet, · üzembiztos működés, extra 6 éves garancia a ventilátorra (MTBF 400 000 óra!), · gazdaságos üzemeltetés (max. 3W és 20kWh/a egy átlagos helyiségre, de ennek 50%-a is hőként hasznosul), · teljes éves automatikus üzem a bármikori kézi beavatkozás lehetőségével, · elhanyagolható zajszint (csak 0.3 dB(A) növekményt okoz!), · nagy hatásfokú hővisszanyerés: több, mint 80%, · ~55 m 3/a földgáz megtakarítás egy átlagos helyiségben, · ~30 kWh/m2,a átlagos fajlagos éves fűtési energiamegtakarítás, · „free cooling” hűtési üzemmód nyári éjszakákon, · gyártását, építését és üzemét tekintve egyaránt környezetbarát, ·…
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
