Mivel fűtsünk egy passzívházban? 2. rész

Kandallóval, kazánnal, hőszivattyúval?

2011. február 21.

Az előzményeket itt találod.

3. Fűtés kondenzációs gázkazánnal
Miért működnek jó hatásfokkal a kondenzációs gázkazánok?

Elvileg semmi akadálya annak, hogy egy passzívházban gázkazán működjön. A korszerű kazánokat úgy alakítják ki, hogy azokban kifejezetten kívánatos a füstgáz vízgőz tartalmának kicsapódása, a kondenzáció. Ettől régebbi kazánoknál óvakodni kellett, ugyanis korróziót okoztak és ezért kényszerűségből magasan kellett tartani a visszatérő hőmérsékletet, alacsony hőmérsékletű fűtésnél például egy keverőszelepre is volt. A kondenzációs gázkazánok hatásfoka elméletben 111 % lehet, a gyakorlatban ettől csak pár százalékban marad el. A 100 % fölötti hatásfok nem az energia megmaradás törvényének megsértését jelenti, hanem abból adódik, hogy maradtunk a régebben szokványos viszonyítási alapnál. Ez a viszonyítási alap a fűtőérték (nevezik alsó fűtőértéknek is és Ha-val jelölik), ami megadja egységnyi mennyiségű tüzelőanyag érzékelhető hőtartalmát. Van azonban egy másik fontos tüzeléstechnikában használatos fogalom is, az égéshő (nevezik felső fűtőértéknek is, és Hf-fel jelölik), ami megadja egységnyi mennyiségű tüzelőanyag összes hőtartalmát. Ez utóbbiban benne van a füstgáz kondenzált vízgőz tartalmának a hőtartalma is, ami 11 %-os többletet jelent a fűtőértékhez képest, és így már érthető is, hogy hogyan lehetséges a 111 % hatásfok. Éppen a kondenzáció miatt ezeknek az újfajta kazánoknak az a nagy előnye is megvan, hogy részterhelésen, amikor alacsonyabb a visszatérő vízhőmérséklete is, és így a füstgáz nagyobb arányban képes kondenzálni, akkor a hatásfok is jobb. Ez azonban nem érvényes bármilyen kicsi részterhelésen.

Széles működési tartomány

A kondenzációs gázkazán modulációja általában 30- 100 % közötti, ami azt jelenti, hogy ebben a teljesítménytartományban képesek folyamatosan, a láng modulációjával és így a fűtővíz hőmérsékletét változtatva jó hatásfokkal működni. Az általam ismert, Magyarországon is forgalmazott legkisebb teljesítményű kondenzációs kazán is kb 12 kW teljesítményű, aminek a 30 %-os részterhelése 3,6 kW szemben a vizsgált épület 1,5 kW-os maximális teljesítményigényével. Ilyen kazán alkalmazását nem tudom javasolni, mert a modulációs zóna alatt működve a hatásfok is csökken, ami pedig még fontosabb, hogy a túl gyakori ki- és bekapcsolások a kazán élettartalmát megrövidítik.

Nálunk nincs megoldás, a német ELCO-nál igen

Tőlünk nyugatabbra azonban a gyártók és a forgalmazók is gondolnak a passzívház tulajdonosokra. Bár még nem sok, de több cég is gyárt egészen kis teljesítményű kondenzációs kazánokat. Az Elco Thision S 9,1 nevű kazán különlegessége az, hogy 1: 10 arányú modulációval rendelkezik, és így már 0,9 kW teljesítményen is gond nélkül üzemel. Hatásfoka 30 %-os terhelésnél 109 %, ára 2 500 euró, igaz ezen felül még a szállítást is meg kell oldani, ha valaki ilyen kazánt szeretne.

Sajnos ez nem kombi kazán, úgyhogy csakúgy, mint a hűtésről, a melegvíz-készítésről is külön kell gondoskodni.

Elco

Elco Thision S 9,1 kis teljesítményű kondenzációs gázkazán

Azóta találtunk itthon is forgalmazott, kellőképpen kis teljesítményű kazánt: Unical Alkon R12 fűtő kazánja például ilyen, lehet hogy van már azóta más lehetőség is a piacon. Az előbb bemutatott ELCO készülékhez hasonlóan az Alkon R 12 sem kombi készülék, be van építve a külső HMV tároló-feltöltő vezérlése, vagyis egy indirekt bojlert rá lehet kötni. Időjáráskövető szabályozó és a külső érzékelő szonda is tartozik hozzá, modulációs tartomány 1,9-12 kW. A kazántestre 5 év garancia van, AlSiMg ötvözet, csúcsminőségű. Ajánlott kisker ára: 281,000.-Ft+Áfa Módosítva 2012.02.06-án.

4. Komplett megoldás az Energiakulcs nevű rendszerrel

A Kardos Labor Kft által kidolgozott és Energiakulcs néven szabadalmaztatott új koncepció a magyarországi passzívházakban (és egyéb épületekben) nem feltétlenül és nem mindig sikeresen alkalmazott hőszivattyúk részletes vizsgálata és teljesítményük mérése során kristályosodott ki. A rendszer lényegében semmilyen új elemet nem tartalmaz, mint ami eddig is elérhető volt a piacon. Az alkotók célja csupán az volt, hogy ezeket az elemeket ésszerűen válogassák ki és hangolják össze a működésüket. Eddig három passzívházban üzemelték be a szabadalmaztatott rendszert.

Mik voltak a problémák?

Mint ahogy arra már rámutattam, a kompakt készülékeknél alkalmazott talajhő/levegő hőcserélő hazai viszonyok mellett nem mindig képes fedezni a szükséges hűtési teljesítményt. A talajhő/víz rendszerű hőszivattyús rendszereknél viszont jól működik a „passzív hűtés” (free-cooling) üzemmód. Ilyenkor a hőszivattyú nem is kapcsol be, csak a talajkollektor hűtőhatását hasznosítjuk, arra is mindjárt kitérek, hogy hogyan.

A levegő-talaj hőcserélő helyett érdemes olyan talajkollektort vagy szondát használni, amiben nagyobb hőkapacitású, fagyálló folyadékot, propilén-glikolt áramoltatunk. Így ugyanis több hőt tudunk elvonni a talajból és egy zárt rendszerrel van dolgunk, amibe nem kerülnek bele mindenféle szennyeződések (fáról lehulló levelek, bogarak stb).

Milyen mélyre helyezzük a talajban a hőnyerőt?

A vizsgált passzívház fűtési energiaigénye ötször-hatszor meghaladja annak hűtési energiaigényét. Mivel hőcserélővel van dolgunk, ezért egyértelmű, hogy amikor az épületet fűtjük, akkor a hőnyerőoldalt, vagyis a talajt hűtjük és fordítva: a nyári hűtésnél a talajt fűtjük. Meleg vizet azonban nyáron is termelünk és emiatt attól semmiképpen nem kell tartanunk, hogy a talaj hőmérséklete nyáron túlságos megemelkedik, hiszen a „regeneráció” biztosítva van. Tekintettel azonban arra, hogy a fűtési energia a meghatározó és ez „azonos előjelű” a melegvíz-készítéssel, amire télen éppúgy szükség van, ezért könnyen belátható, hogy a talajkollektort vagy szondát nem érdemes túl mélyre fektetni. A földfelszínhez közel fektetve a csővezetéket ki tudjuk használni a Nap energiáját is és így nem fog kimerülni, kihűlni a talaj.

Tiszta haszon, hogy az érvényben lévő engedélyezési eljárások szerint nem engedélykötelesek a 20 méternél kisebb mélységben létesített hőnyerő szondák és a talajkollektorok.

Hol lehet eltárolni a hőenergiát, biztos, hogy kell hagyományos puffertároló?

Az Energiakulcs rendszerben nincsen puffertároló, hanem az a beton tölti be ezt a szerepet, amibe beágyazódnak a padló és a mennyezetfűtés csővezetékei. Ez a megoldás azon a tényen alapszik, hogy a betonnak is elég jó a fajlagos hőkapacitása (c= 0,88 kJ/kgK a betoné, c=4,187 kJ/kgK a 20 C hőmérsékletű vízé. Vagyis 10 tonna betonban annyi hő tud eltárolódni, mint egy körülbelül 2100 literes vizes tárolóban.

A puffertároló kiiktatásával arra is lehetőség nyílik, hogy a talajkollektor és az épület fűtési rendszere ne legyen elválasztva, hanem minden csővezetékben 25%-os propilénglikolos fagyálló folyadék keringjen. Ez okoz ugyan többletköltséget, de ezt meghaladó megtakarítás az elmaradó szivattyú és hőcserélő és az ezzel együtt járó hűtési teljesítménynövekedés. A hőszivattyú ugyanis a szabadhűtésnél nem üzemel, csak egyetlen keringtető szivattyú szállítja a hűtési energiát a talajkollektorból a felületi hőleadók, valamint a légkezelő hőcserélője számára.

Az Energiakulcs főbb alkotóelemei:

1.      Energiakulcs hidraulikus rendszerirányító egység,

2.      horizontális talajkollektor, vagy vertikális talajszonda,

3.      talajhő/víz típusú hőszivattyú,

4.      bypass ággal rendelkező, hővisszanyerős szellőztető gép,

5.      előfűtő/hűtő kalorifer,

6.      sugárzó fűtési és hűtési hőleadó felületek, padló vagy födém szerkezetébe integrálva,

7.      indirekt fűtésű használati melegvíz-tároló,

8.      szabályzó egység (PLC).

részletek az Energiakulcs saját honlapján...

A cikk hamarosan folytatódik!

3. rész: Melegvíz készítés és hűtés