A megújuló energiaforrással üzemeltetett épületek kialakításának építészeti feltételei A megújuló energiaforrásokkal üzemeltetett épületek építészeti kialakításánál törekedni kell a lehető legkisebb hőveszteség megteremtésére. A tervezett épületgépészeti rendszerek beruházási költsége jelentősen növekszik a hőszükséglet növekedésével. Az épület tervezésénél törekedni kell az úgynevezett passzívház kialakítására. A passzív házon alapvetően egy alacsony energiaigényű építményt nevezhetünk, amelynek rendeltetésszerű üzemeltetéséhez építészeti és gépészeti vonatkozásban is a lehető legkisebb mértékben kell külső energia bevitellel kalkulálni. A passzív házaknak három kényes összetevőjük van: a fal, az ablak és az épület szellőzése. Elemezzük a főbb szerkezeti elemeket! Azonban mielőtt ezt megtennénk, szóljunk pár szót a hőátbocsátási tényezőről. Hőátbocsátási tényező azt jelenti, hogy egy négyzetméternyi épületszerkezet hány Watt energiát enged át magán egy óra alatt, ha a belső és külső hőmérséklet között egy Kelvin a különbség. A falak hőátbocsátása a hazai előírások szerint nem lehet nagyobb, mint 0,45 W/m2K. A 38 centiméter vastag korszerű agyagtégla hőátbocsátása 0,4 , míg a különféle könnyűszerkezetes házaké, közelít a 0,2-höz. A passzív házak hőátbocsátása mindig 0,2 körüli érték. Az ablakok hőátbocsátási tényezőjének értéke is jelentősen javult az utóbbi években. A modern fa, vagy műanyag nyílászárók hőátbocsátási tényezőjének értéke 3 rétegű üvegezéssel már 0,8 W/m2 hőátbocsátási értéket ad. Az alacsony energiaveszteséget a szellőzőlevegő optimalizálásával és a hővisszanyeréssel tovább tudjuk fokozni, ezért fontos a megfelelő szellőzési rendszer kialakítása is. Az épületek költséghatékony hűtésének megvalósítását jelentősen befolyásolja az épületek építészeti kialakítása. Ezért a tervezett épületeket úgy célszerű kialakítani, hogy a benapozásból származó hőterhelések a lehető legkedvezőbbek legyenek. Ezen célból a nyílászárókat árnyékolással kell ellátni, illetve tájolásukat ennek szellemében kell kialakítani. Az épületekben kiépítésre kerülő hőleadók felsorolása, alkalmazásának vizsgálata előnyök-hátrányok elemzés. A fűtési rendszerek kialakításánál figyelembe kell venni a fűtendő helyiségek hőszükségletét, hőterhelését, illetve a helyiségek elvárt komfortigényét. A Megrendelői igények figyelembevételével, a modern épületgépészettel kialakított családi házakban is kiemelt komfortérzet kell biztosítanunk, ezért a téli fűtési igény fedezése mellett a hűtési és a szellőzési igények kielégítését is biztosítanunk kell. Ezen szempontok szerint a következő lehetőségekkel adódnak a hőleadók kiválasztása során:
a) fan-coilos fűtési, illetve hűtési rendszer kialakítása
A fan-coil hőleadók, olyan kompakt beltéri fűtő-hűtő egységek, melyek állnak egy vagy két fűtési-, hűtési hőcserélőből általában műanyag burkolattal ellátva. A megnövelt fűtési felületű hőcserélők miatt kis befoglaló méretük ellenére is nagy hőleadásra képesek. A hőleadás hatékonyságát a beépített ventilátor fokozza, amelyek fordulatszám váltásával a leadott teljesítmény változtatható. A burkolaton légbeszívó, valamint légkivezető rácsok helyezkednek el. A fan-coilok lehetnek parapetes, oldalfali, kazettás és légcsatornázható kialakításúak, burkolatos és burkolat nélküli kivitelben. A burkolat nélküli készülékekre belsőépítészeti burkolat kialakítása lehetséges, ezzel egy magasabb esztétikai igényű belső tér fűtési-, és hűtési igényei is kielégíthetők. A fan-coilos rendszerek kialakítását tekintve lehetnek két-, vagy négycsöves kialakításúak. A négycsöves rendszer előnye, hogy az egy épületen belüli különböző tájolású, illetve komfortigényű helyiségekben, egy időben fűtési-, és hűtési szükségletek is kielégíthetők. Ez azt jelenti, hogy egy irodaépület déli tájolású helyiségeiben, átmeneti időszakban fellépő hűtési igény, még egy északi tájolású irodában még fűtési igény jelentkezhet ekkor mindkét helyiségben kialakítható a megkívánt hőmérséklet. Azonban a kétcsöves rendszerek esetén csak fűtési, vagy hűtési igény biztosítható egy időben. A kétcsöves rendszer beruházási költsége természetesen alacsonyabb, mint a négycsöves rendszereké. Mindkét fan-coilos rendszernél biztosítani kell a hőcserélőn keletkező kondenzátum elvezetését, amelyet lehetőség szerint gravitációsan de szükség esetén kondenz szivattyú beépítésével lehet megvalósítani. A kondenz hálózatot az épület szennyvízhálózatába bűzelzárón keresztül kötjük be. A fan-coilok méretezésénél figyelembe kell venni a beépített ventilátor által üzemi fordulaton kibocsátott zaj paramétereit és a hőcserélőn ténylegesen leadott hűtőteljesítményt. A fan-coilok által ténylegesen leadott hűtőteljesítmény az elméleti maximális leadható hőmennyiség és a kondenzációs hőveszteség különbségéből határozható meg. A rendszer fűtési oldalának hőenergiaellátását gázkazán, villamos üzemű kazán, szilárd tüzelésű kazán, hőszivattyú, stb… állíthatja elő akár 45/35 °C hőfoklépcsővel. A ventilátoros nagy felületű hőleadók miatt a rendszer alacsony előremenő hőmérséklet esetén is jól üzemeltethető, ezért alkalmas lehet kondenzációs kazánok, valamint hőszivattyús rendszerek kiépítésére. A rendszer hűtési energiaellátására folyadékhűtő, vagy hőszivattyú szolgál. A hőszivattyúk kialakítását tekintve lehetnek víz/víz, levegő/víz rendszerű 7/12 °C hűtővíz hőfoklépcsővel üzemelő berendezések. A rendszer előnyi, hogy mind fűtési, mind hűtési célra alkalmazható, gyorsan reagál a megváltozott igényekre, jól szabályozható, kicsi a hőtehetetlensége. b) konvekciós fűtés radiátor hőleadókkal Meg kell említenünk a fűtési rendszer kiválasztásánál a hagyományos radiátoros fűtési rendszert is. Ezen fűtési rendszer családi és társasház kialakításánál jelenleg még a legáltalánosabban alkalmazott rendszerek közé tartozik egyszerű és olcsó kialakítása miatt. A radiátor hőleadók széles választékban állnak rendelkezésre, azonban a legelterjedtebb az acéllemez lapradiátorok alkalmazása. A fűtési rendszer előnyei közé tartozik, hogy viszonylag jól átláthatóak, és az üzemeltetésük során felmerülő esetleges javításuk, cseréjük is egyszerűen megoldható. A radiátoros fűtésnél használatos szabályozószerelvények választéka is széleskörű. Üzemeltetésük általában magas előremenő (80/60 °C) fűtővíz hőmérséklettel és 20 °C hőfoklépcsővel történik. A magas előremenő fűtővíz hőmérséklet és a nagy hőmérséklet különbség a radiátorok viszonylagos kis hőleadó felületét eredményezik. A rendszerben biztosított 80/60 °C hőmérséklet különbség a kisebb fűtési előremenő és visszatérő csőátmérők miatt kedvező (fan-coilos rendszer ΔT=5 °C esetén azonos hőmennyiség szállítására lényegesen nagyobb víztömegáram és ezzel nagyobb csőátmérő adódik). Például: egy DN25 méretű csővezetéken ΔT=20 °C esetén 27 kW hőmennyiség szállítható, még ΔT=5 °C esetén csak ~7 kW. A radiátoros fűtési rendszerekben alkalmazott hőtermelők a magas előremenő fűtővíz hőmérséklet miatt elsősorban gáz-, és vegyes tüzelésű kazánok. c) felületfűtési/hűtési hálózat és szerkezettemperálás kialakítása Sugárzófűtés alkalmazhatóságának vizsgálata: A sugárzó-fűtés a sugárzásos hőátadás elméletére épül. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy egy felületet adott hőmérsékletre felfűtünk azért, hogy aztán az a sugárzó hőt továbbítsa a fűtendő helyiség irányába. A sugárzást úgy lehetne meghatározni, mint az egy test által saját hőmérséklete miatt kibocsátott sugárzóenergiát. Vagyis a hősugárzás a kibocsátó test hőmérsékletétől és fizikai állapotától függ. Minden test, mivel valamilyen hőmérséklettel rendelkezik, elektromágneses hullámok formájában energiát bocsát ki. Az energiát kibocsátó test ez által veszít hőmérsékletéből. A jelenség fordítva is igaz, tehát a test, amely energiát vesz fel, a felszínét ért sugárzás során felmelegszik. A sugárzással kicserélt energia mennyisége függ a testek természetétől, kölcsönös helyzetüktől, a felületeik hőmérsékletétől, valamint a köztes közegek energiaelnyelő képességétől. A gázok, és így a levegő is - melyek a sugárzás legtisztább közegei -, rendkívül tiszták, míg a folyadékok és szilárdanyagok nem teljesen átjárhatóak, így a sugárzást különbözőképpen nyelik el. A sugárzásokat általában hullámhossz szerint csoportosítják. Az elektromágnesesség a sugárzás sok típusát öleli át a rövid hullámhosszú X. ill. Y sugaraktól a nagy hullámhosszú rádióhullámokig. A hősugárzás hullámhossza kb. 0,1 valamint 100 m között mozog. Ez a tartomány általában ultraibolya sugarakra, látható fényre, ill. infravörös sugarakra osztható fel.” Sugárzófűtések osztályozása: A sugárzó fűtési rendszereket többféle szempontból osztályozhatjuk, hiszen igen sokféle alkalmazási formával és megoldással találkozhatunk. Energetikai szempontból leginkább az a kézenfekvő, ha a hőleadó felület szempontjából csoportosítjuk a sugárzó fűtési rendszereket. A hőleadó hőmérséklete szerint tehát megkülönböztetünk: -kis hőmérsékletű (mintegy 25 – 70 °C felületi hőmérséklettel üzemelő, pl.: padlófűtés, falfűtés, mennyezetfűtés) -közepes hőmérsékletű (mintegy 70 – 200 °C felületi hőmérséklettel üzemelő, pl.: sugárzóernyő) -nagy hőmérsékletű (mintegy 500 – 700 °C felületi hőmérséklettel üzemelő, pl.: infrasugárzó ) sugárzó fűtéseket. Ezen kívül a beépítésük szerint megkülönböztethetünk: -határoló szerkezettel egybeépített, illetve -határoló szerkezettől független sugárzó fűtőtesteket. Ezen csoportosítások alapján megállapítható, hogy a passzív ház kialakításánál elsősorban az alacsony hőmérsékletű 45 °C alatti melegvízzel, egy határolószerkezettel egybeépített alacsony hőmérsékletű sugárzó fűtést lehet kialakítani, amely alkalmas a hűtési feladatokra is. Sugárzófűtések előnyei, hátrányai: Sugárzó fűtés esetében a hőkibocsátó felületek a felfűtendő helyiség határoló szerkezeteibe épített mennyezet, padló és falfűtések, azért hogy a hősugárzás elérje az tartózkodási zónát így biztosítva az emberek számára a szükséges jó komfortérzetet. A födémekben elhelyezett fűtési/hűtési mezők által sugárzással közölt hő a környezeti hőmérséklet egységesebb eloszlását biztosítja az épület vízszintes síkján, mint bármely más fűtési rendszer. Számos más előny sorolható még itt fel: E fűtési rendszer alkalmazása esetén a helyiség átlagos sugárzási hőmérséklete növelhető, ezáltal csökkentve az emberi test sugárzása általi hőcserét. Fenntartva az emberi test kellemes közérzethez szükséges hőcseréjét, lehetségessé válik a környezet hőmérsékletének csökkentése. A test és a környezet közötti hőáramlás a sugárzás miatt csökken, a konvekció miatti csere ugyanakkor növekszik. Ez kedvező hatással van a légzésre, amely annál könnyebb minél jobban megközelíti az ideális helyiség hőmérsékletet. - Csökkenti az épület hőigényét mind a szerkezeti hőveszteség, mind pedig a friss levegő felfűtésekor jelentkező hőigény tekintetében. A felületfűtési rendszer az emberi test számára jó közérzetet biztosít, mivel közvetlenül pótolja ennek a környezet felé, főképpen sugárzás útján (48%) leadott hőveszteségét, természetes körülmények kialakításával segítve az önszabályozást. Mivel nem használunk- hagyományos értelemben vett - fűtőtesteket, nagyobb felhasználható tér áll rendelkezésünkre az adott helyiségen belül. A konvekciós fűtési rendszerek esetében a helyiség mennyezet alatti részében magas hőmérsékletű légréteg alakul ki, megnövelve ezáltal a tetőn, illetve a falak felső részein keresztüli hőveszteséget. Mivel a sugárzással fűtött helyiségben nincs jelentős különbség a sugárzó felület és a helyiség hőmérséklete között, csökken a hőrétegződés és ezáltal csökken a helyiség hőigénye is. Olyan helyiségekben, ahol a levegő gyakran cserélődik az építészeti kialakítás vagy a munkafolyamatok miatt, vagy éppen, mert nagy ajtókat kell gyakran nyitni és zárni, a sugárzó rendszerek a kellemes hőérzetű környezetet kevesebb hőenergia felhasználásával tartják fenn. A sugárzó fűtési rendszer egyáltalán nem mozgatja a levegőt, így nem keveri fel sem a port, sem pedig az egyéb a munkavégzés vagy a gépek által kibocsátott, többé-kevésbé káros részecskéket. Ez a tulajdonság a sugárzó fűtést ideálissá teszi bármely épület, bármely munkafolyamatához. A tervezőre hárul tehát az a feladat, hogy az adott helyiség adott tulajdonságait, valamint az ott végzett tevékenységet figyelembe véve kiválassza a legmegfelelőbb fűtési rendszert. Falfűtési rendszerek további előnyei: - Ezen fűtésmód előnye, hogy egyenletes a helyiség hőmérsékleteloszlása, így homogén hőmérsékletprofil alakul ki a padló és a födém közt a falból kellemesen sugárzó hőnek köszönhetően. - A falfűtés összekötése a padlófűtéssel megnöveli a fűthető felületet. - Ezáltal csökkenthető az előremenő hőmérséklet, ami lehetővé teszi az alternatív energiaforrások - mint napenergia, hőszivattyú, földkollektorok stb., még effektívebb használatát. - Különösen kellemes a rövid felfűtési szakaszoknak köszönhető gyors szabályozhatóság, mivel a falon lévő vakolat, illetve a KES rendszer a padlón lévő esztrichréteghez képest jóval csekélyebb tömeget jelent. A rengeteg előny után néhány hátrány: Beruházási költsége, különösen a kis hőmérsékletű hőhordozó közeg használata esetén, meghaladja a konvekciós üzemű fűtőberendezések költségét. Kiépítésre kerülő rendszerek hidraulikai kapcsolásának kialakítása, példákon keresztül. A megújuló energiák felhasználásával kialakított épületgépészeti rendszerek felépítésükben bonyolultabbak a hagyományos rendszerekhez képest. A központi fűtési-hűtési rendszerekben felhasznált különféle alternatív energiák egymással közösen történő üzemeltetése összetett hidraulikai feladat. Hazánkban elterjedt gyakorlat szerint egy központi fűtési-hűtési rendszerben a következő hőtermelők üzemelnek: szilárd tüzelésű kazán, hőszivattyú, gázkazán, napkollektor. A különböző hőmérsékletű előremenő vízhőmérséklettel üzemelő hőtermelők rendszerint egy közös fűtési pufferen keresztül csatlakoznak a fűtési rendszerekhez. A puffertarály előnye, hogy a különböző hőtermelők által termelt időben változó hőmennyiségeket tárolni és a felhasználás igényei szerint elosztani tudja A rendszert tovább bonyolíthatja, ha a hőszivattyús rendszerrel hűteni is kívánunk. Ebben az esetben a hűtési rendszerbe hűtési puffertároló beépítése szükséges A rendszerek kialakításánál törekednünk kell a könnyű kezelhetőségre, átláthatóságra, mivel a családi házak üzemeltetői nem szakemberek, hanem végfelhasználók. A bonyolult rendszerekbe épített szivattyúk és elektromos berendezések elektromos áramfelvétele veszélyezteti a megújuló energia felhasználás gazdaságos üzemeltetést. Funkcionalitás, egyszerűsítés, ökológia. A minőség vezérelvünk! A természet iránti elkötelezettségünk a jövőnké! Előrelátás a múlt tapasztalata a jövőnk energiájával!
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
