Optimális Energia_Hőtárolás_Fázisváltó Anyag

A létesítmények üzemeltetése során az épület fűtés/hűtés/légtechnika/világítás, valamint a használati melegvíz előállítására energiát használ fel. Az energia felhasználáson felül ivóvíz és technológiai víz felhasználás is felmerül.melynek van költségtényezője, de van környezeti károsanyag kibocsátási tényezője is.

Nagy feladat az elnyelt napenergia és megtermelt hőenergia nagymennyiségű tárolása, és késleltetett felhasználása. A fázisváltó nanokapszulába zárt anyagok alkalmazása az épület szerkezeteknél és az épületgépészeti rendszerenél új kihívás és megoldandó feladat.

A cél az épületben lévő funkció/- és technológia energia felhasználás optimum meghatározása, valamint a károsanyag kibocsátás csökkentése.

A költségek csökkentése növeli a piaci versenyképességet.

Energia-fogyasztás optimalizálás 

Egy épület, egy létesítmény energiafogyasztása és üzemeltetési költsége a jelenlegi energia-árak  mellett nem lehet közömbös.

Hogy mennyi a valós energia-fogyasztás, és mennyi a veszteség, hol vannak azok a pontok ahol energiát lehet megtakarítani, a felülvizsgálat során megállapítjuk.

Fázisváltó Anyagról

Fázisváltó anyagok (PCM)

 A fázisváltó anyagok közös jellemzője, hogy könnyen elérhetővé teszik a bennük tárolt nagy mennyiségű látens hőenergiát. Lehetnek szerves és szervetlen vegyületek. PCM előállítható növényi olajokból, állati zsírokból, paraffinokból, sóhidrátokból, gázhidrátokból, cukoralkoholokból vagy sókból. Magasabb kívánt olvadáshő esetén fémeket is használnak. Minden fázisváltó anyagfajta rendelkezik előnyökkel és hátrányokkal egyaránt, a különböző anyagtípusokat az adott szituáció követelményrendszerének megfelelően alkalmazzák.

Ezeknek az anyagoknak a maximális teljesítménye csak abban az esetben érhető el, ha a felhasználási és beépítési mód azt lehetővé teszi. Az anyag a folyadék és szilárd halmazállapotai közötti átmenet során átlagosan 10%-kal megváltoztatja a térfogatát. Az eddigi tapasztalatok alapján a térfogatváltozás, illetve a folyékony állapot miatt mindenképpen szükség van valamilyen segédanyagra, ami magába foglalja a fázisváltó anyagot. Ez biztosítja a PCM használhatóságát és kezelhetőségét. A PCM-ekben lezajlódó folyamat sikere az anyagon belüli, és az azt körülvevő anyag hővezetési tényezőjének függvénye is. Ha alacsonyabb hővezetési tényezővel rendelkezne a befoglaló anyag, az elszigetelné a PCM-et a közegtől. Törekedni kell olyan anyagok alkalmazására, melyek hővezetési tényezője a lehető legnagyobb. A maximális hatásfok a fázisváltás akadálytalan lezajlása esetén érhető el.

Makro technológiákkal alkalmazva a fázisváltó anyagokat, azok tárolóinak kialakításakor olyan geometriát kell használni, amely a lehető legnagyobb felülettel rendelkezik a térfogatához képest, a befoglaló anyag pedig célszerűen rugalmas, és kiváló hővezetési tulajdonságokkal rendelkezik. A felület-térfogat arány nagymértékű növelése már nanotechnológiai feladat. A megfelelő vegyipari folyamatok során a PCM úgy alakítható, hogy azt 5 nanométeres polymer kapszulákba zárják. Az így létrejött száraz, por jellegű, burkokba zárt PCM a legkedvezőbb alkalmazási feltételeket kínálja. Elsősorban stabil, a fázisálapottól függetlenül alkalmazható. A polymer burok rugalmas, így zavartalan lesz a térfogatváltozás, és elég vékony ahhoz, hogy a hőcsere folyamatokat ne akadályozza. A mikrokapszulákban lévő anyagmennyiség olyan kicsi, hogy az anyag biztosan kongruens marad. [5] Jelenleg több vegyipari vállalat is foglalkozik a mikrokapszulázott PCM gyártásával az Egyesült Államokban, Angliában és Németországban is. A technológia létező, de a gyártás igen költséges, a PCM viszont ebben a formában használható a legszélesebb körben. (Forrás/ Andrási Alex Gyula  BME ÉPK ) 

Napkollektoros rendszerek

A napenergia hasznosítása

A képen egy hőcserélő berendezés látszik, és a hőenergiát biogáz elégetésével nyerik vissza.

A  technológia során képződött folyékony hulladékból, mielőtt  elvezetik az ülepítő-tisztító rendszerbe,biológiai bontással kinyerik az úgynevezett biogázt. A gázt tartályban felfogják, és az elégetésével képződött hőenergiát ismételten felhasználják a technológia során.

A fenti megoldás környezetbarát – zöld-technológia – és még energiát is biztosít.

Minden létesítmény alternatív energia-ellátására  csak a pontos helyszín  és technológia vizsgálatával lehet javaslatot adni.

Hőszivattyús fűtés-hűtés

Lehetőség van már a levegőt szennyező gázkazánok helyett, hőszivattyús kazánok alkalmazására, melyek nem igényelnek kéményt, alkalmazása nem szennyezi a levegőt és a környezetet.

A hőszivattyúk elektromos árammal működnek, de nem közvetlen az áramból nyerik ki a hőt.

Vákuumcsöves napkollektor

A nap hatalmas mennyiségű energiát sugároz a földre. Ha az összes energiáját hasznosítani tudnánk félórás, energiasugárzása a világ éves energiafogyasztását fedezni tudná.

A napkollektor a napból érkező sugárzás energiáját hasznosítja. Magyarországon a napsugárzás időtartama 1800-2050 óra között változik (adat.OMSZ)

A földre érkező sugárzás mennyisége a felhőzettől függ, a legtöbb sugárzást júliusban kapjuk, mivel a felhőzet mennyisége ekkor a legkevesebb.

A napból a földre érkező sugárzást három részre bonthatjuk, ibolyántúli, látható és infravörös tartományokra. Ibolyántúli 7%, látható sugárzás 44% és az IR (infravörös) sugárzás 48%. A maradék 1 % feketetest sugárzás.

A napkollektorok és napelemek a fény spektrumának más és más sugárzását használják.

Magyarországon az éves átlagos besugárzás 1100-1400 Kwh/m2 között változik. A besugárzott energia csak bizonyos százalékban hasznosul, mint hőenergia. Ez függ a napsütés intenzitásától és a kollektor/külső hőmérséklet különbségtől.

A legoptimálisabb hasznosulás akkor következik be, ha a napsugarak merőlegesen érkeznek a napkollektor munkafelületére. Mivel ez az ideális állapot csak komoly napkövető elektronikával oldható meg ami drága, ezért annak megvalósítása gazdaságtalan.

Három alapbeállítás a javasolt:

•  Ha elsősorban nyáron akarjuk hasznosítani, Pl. nyaraló, kemping, idényszálloda, akkor a kollektort 30 fokos szögben kell beállítani.

•  Ha télen szeretnénk hasznosítani ( épületfűtés,fagymentesítés ), akkor a kollektort 60 fokos szögben célszerű elhelyezni.

• A leggyakrabban használt megoldás az egész éves kihasználás, ilyen esetben a kollektorokat 40-45 fokos dőlésszögben célszerű elhelyezni.

A napot a téli napfordulón 19 fokos szögben látjuk, ez a legalacsonyabb napállás. A legmagasabb a nyári napfordulón van, ez az érték 66 fok, ekkor jár a nap a legmagasabban. A fenti javasolt beállítási adatok ennek alapján kerültek megállapításra.

A napkollektorok elsődlegesen használati melegvíz termelésére ajánlott, de a többlet melegvizet célszerű hasznosítani télen fűtésrásegítésre, nyáron medence fűtésre, vagy üvegház temperálásra.

A napkollektoros rendszer felépítése:

1. Napkollektorok, és a tetőre történő rögzítéshez szerelésre egységcsomag

2. Szolárblokk. ( Ez az egység  keringtető szivattyúból, hőmérőkből, áramlásmennyiség beállító egységből állnak.- stb ) A blokk a vezérlő által kibocsátott jelre indul, és látja el  melegvízzel a tartályt, vagy a fűtési rendszert.

3. Szolár tárolóegység (Hőtároló tartályok, melyek a használati melegvíz és fűtési melegvíz előállítására és tárolására szolgálnak. Ezek speciális tartályok kettő az egyben rendszer

4. Szolár vezérlőegység (három típusa van, - csak használati melegvízre – használati melegvízre+fűtésrásegítésre – használati melegvízre+fűtésre+medencefűtésre). A rendszer figyeli a beállított hőfokokat, és ha kell oda irányítja a hőt ahol szükséges. Indítja a szivattyús szolárblokk  rendszert, és figyeli a hőmérsékleteket.

Mivel a kollektorok több mint ötven évig vannak kitéve az időjárás változásainak, jégeső, hóesés, napsütés, vihar, stb., s ha nem akarja azokat évente cserélni az üzemeltető, ezért csak jó minőségű kollektorokat szabad a tetőre feltenni.

Fontos! A szerelési és anyag költségekre akkor is szükség van, ha gázkazánnal fűt, de ki akarja egészíteni napkollektorral a rendszert. A gázkazánnál is van szükség szivattyúkra, szelepekre, csapokra, hidraulikára, stb. vagyis mindenre, ami a hőtermelőtől az energiát továbbítja a hőleadókhoz. Ugyanakkor azt sem szabad elfelejteni, hogy mire a gázt bevezeti, gázkazánt felszereli, az is minimum 2,5 millióba kerül. Ezért érdemes megfontolni a gáz bekötését.

Szellőztető rendszerek – rekuperátor   >  friss levegő >kellemes közérzet

 Levegő/víz hőszivattyú fűtésre/hűtésre, és HMV előállításra. A beltéri egységek kaszkád kötéssel, a kültéri egységek az épület mellett kerültek elhelyezésre

Ezek a korszerű emisszió-mentes készülékek a hőmennyiséget a levegőből,-földből,-vagy a vízből nyerik ki, ami 50 %-al kedvezőbb üzemeltetési költséget eredményeznek, és korlátlanul rendelkezésre állnak. Az 1 Ft villamosenergia befektetéssel előállított hőenergia 3-5 Ft között van. (SPF 3-5  )

Korlátlan nagyságú épület fűtését és melegvíz ellátását tudják biztosítani, a hőszivattyúk elhelyezhetők a pincében, a földszinten, vagy a tetőn, de akár a kültéren is.

Korszerű VRF hűtő/fűtő rendszerek

                VRF levegő/víz hőszivattyú kültéri és beltéri egysége. Háromcsöves rendszer helyiségenkénti fűtés/vagy hűtés egyidőben megoldható    

 A VRF (Variable Refrigerant Flow) rendszerű légkondicionáló rendszer egy modulárisan felépített kültéri egységekből álló, változó teljesítményszabályzású kompresszor által működtetett klímarendszer,amely egymástól teljesen függetlenül működő beltéri egységeket lát el hűtő, ill. fűtő energiával.

A beltéri berendezések direkt-elpárologtatós hőcserélőt, elektronikus adagolószelepet, és minden működési funkciót vezérlő és ellenőrző elektronikai egységet tartalmaznak. Ezek a készülékek rézcsöves hűtéstechnikai gerincvezeték hálózatra csatlakoznak MCU (Mode Change Unit) boxokon keresztül, melyek egy olyan léghűtéses kondenzációs kültéri egységtől  indulnak, ami rendelkezik egy, vagy több teljesítményszabályozott hűtőkompresszorral, léghűtéses kondenzátorral, és megfelelő mikroprocesszoros automatika rendszerrel van kiegészítve, a beltéri készülékek és a kültéri készülék közötti kommunikáció biztosítására, a hűtőteljesítmény igény ingadozása miatti változó, mindig optimális hűtőközeg áram fenntartására, a rendszer komponenseinek állandó diagnosztizálására és az esetleges hibaüzenetek megfelelő helyre történő közvetítésére.

Mivel a berendezés a részterhelések alkalmával is éppen annyi energiát vesz fel mint amennyi a pillanatnyi hűtési/fűtési igény, valamint a direkt elpárologtatós hőcserélők miatt a rendszer energiahatékonysága magas, a rendszer részben megújuló energiát használ (hiszen fűtési üzemben a külső levegő energiatartalmát továbbítja a belső (fűtött) térbe. A berendezés elektromos energiát csak abból a célból fogyaszt, hogy a külső levegő alacsonyabb hőmérsékletszinten rendelkezésre álló energiatartalmát magasabb hőmérsékletszintre emelje, azonban ez a befektetett energia is hasznosul a fűtési rendszerben.

hővisszanyerős szellőztető -rekuperátor

A kiválóan hőszigetelt házak és a jó légzárást biztosító ajtók-ablakok a frisslevegő utánpótlását természetes filtrációját meggátolják, ezért gondoskodni kell a megfelelő tisztaságú és hőmérsékletű levegő utánpótlásáról.

A  hagyományos szellőztetés során a belső térben lévő meleg levegőt kiengedjük, és helyére a külső térből érkezik friss levegő, de az hidegebb, és porszennyezett.

A rekuperátor a légcsere során az elhasználódott belső levegőből kinyeri a hőenergiát, mielőtt kijuttatja a külső levegőbe, és a kinyert energiát arra hasznosítja, hogy a bejövő friss levegőt előmelegíti. Közben a kinti levegő szűrőn megy át, így a pollen és egyéb poratka, mikropor szennyeződéseket kiszűri.

A készülék legfontosabb előnyei :

• A légcsere során a meleg belső levegőből kinyeri a hőenergiát

• A bejövő oxigén dús levegőt előmelegíti, és szűri

•  A lakásban kicsi túlnyomást idéz elő, ezért a ki-beközlekedéskor nem száll be a por és szennyeződés.

• Állandó frisslevegőt biztosít minden helyiségben, és nincs huzatérzet

• A konyhai és wc helyiségek kellemetlen szagát kiszellőzteti

• Professzionális típusai

• Az elhasznált levegő energiáját használati melegvíz készítésére fordítja, így egész évben biztosítja a melegvizet

• A melegvíz készítésen túl a levegő előfűtésére és előhűtésére is alkalmas hőszivattyús üzemű változata is van

• Levegős és földes hőszivattyúhoz kapcsolt szellőztetőrendszer változata rendelkezik 290 literes használati melegvíz tartállyal is, így biztosítja a fűtést-hűtést, szellőztetést és a használati melegvíz előállítását is.

• 30 % fűtési energia megtakarítás

• 24 árán át frisslevegő

• Csak a büdös megy ki az energia bentmarad

 Szennyvíz tisztító és csapadékgyűjtő rendszerek

Szennyvíz tisztító rendszer:

A jövő legfontosabb természeti kincse a jó minőségű víz. Ahhoz, hogy az elkövetkező generációk nyugodtan használhassák az ivóvizet, gondoskodnunk kell a szennyvizeink tisztításáról.

Gazdaságossági okok miatt sok vidéki és különálló házaknál nincs lehetőség a központi csatorna- hálózatra vagy központi szenyviz tisztító rendszerre rákötni, vagy a magas csatorna díjak miatt célszerű helyi szenyvíz tisztitást végezni, így az üzemeltetési költség csökkenthető.

Ilyen esetben ajánljuk a kis házi szennyvíz tisztító rendszert, melynek előnye:

• Egyszerű, alacsony költségű (kézi erővel telepíthető)

• Egyszerű és biztonságos üzemeltetés, nincs kopás a rendszeren belül, alacsony fogyasztás

• Nincs szaghatás

• Nincs zajhatás

• Hosszú élettartam

• Meglévő rendszerekre is használható (átalakítás-felújítás)

• Nincs szenyvizdíj

Mikro-szűrési lehetőség

• Nincs maradék iszap

• Nincs úszó részecske (WC és kerti locsolásra felhasználható)

• Jobb tisztítási hatás

• Ivóvíz-talajvíz védelmi területen is használható

 Csapadékvízgyűjtő rendszerek – 50 % víz-és csatornadíj megtakarítás

Vezetékes víz szinte már minden épületben van. Miért éri meg a csapadékvíz, esővíz gyűjtése, és további hasznosítása?

A legtöbb esetben – családi házak - a háztetőkről érkező csapadékvíz csatornája a szennyvízrendszerbe van bekötve, ami egyrészt szabálytalan, másrészt pazarló.

 Esőzések alkalmával ez a drága és hasznos lágyvíz pazarló módon, hasznosítás nélkül kidobásra kerül, elvezetjük a csatornába, vagy a földfelületre, ahol elszivárog.

 Pedig ingyen van.

A kalkulációk szerint a napi ivóvíz szükséglet 130 liter fejenként, ha takarékoskodunk 100 literre csökkenthető.

A csapadékvíz hasznosításával a vízszámlát és a csatornadíj számlát jelentősen csökkenthetjük.

Egyéni felhasználás esetén a drága ivóvíz helyett az ingyenes esővízzel megoldható a :

• Wc öblítése

• Mosás

• Takarítás

• Kerti locsolás

• Kerti tó feltöltése

• Autómosás

A víz felhasználása egy háztartásban  %-os megosztásban:

• 32 % fürdés-tusolás

• 8 % testápolás

• 2 % ivás-főzés

• 8 % mosogatás

• ettől lefelé magtakarítás

• 4 % takarítás (esővízzel helyettesíthető)

• 4 % kerti locsolás (esővízzel helyettesíthető)

• 12 % mosás (esővízzel helyettesíthető)

• 30 % WC (esővízzel helyettesíthető)

A víz megtakarítás látható, hogy akár 50 % is lehet, ezzel egyidőben a szenyvíz-díjat sem kell megfizetni. A vizsgálatok azt mutatják, hogy az esővíz jobb minőségű mint az a fürdőhelyek vizeire előírják. Az esővízzel mosott ruhaneműben sem mutatható ki több baktérium, mint amit ivóvízzel mosnak. A tiszta víz a mosószer igényt csökkenti és a káros vízkő lerakódástól is mentes, ami a mosógépet kíméli. A vízlágyító szerek elhagyhatók.

Magyarországon az éves csapadék-átlag 600 mm/év, ez azt jelenti, hogy egy négyzetméterre 600 liter víz jut évente.

Egy 100 m2-es ház 600 mm-es éves csapadékvíz mennyiség esetén  100x600 = 60 m3/év  esővizet tud hasznosítani ennyi eső hullik, ami ingyenesen áll rendelkezésre.

 Esővíz gyűjtő tartály - külső                    Belső elhelyezésű tartály                  

 A rendszer a következőképpen működik:

• A tartály telepítése ( lehet kültéri – beltéri – földalatti )

• Bekötések elvégzése (esővíz csatornába és a használati helyekre)

• A rendszer túltöltés ellen védet, a többlet vizet elszivárogtatja, vagy beltéri esetben nem fogadja. A rendszerben vannak szűrők és keringtető szivattyúk.

A tartályok polietilén anyaguknak köszönhetően nem algásodnak. A kültéri tartály a UV-sugárzásnak ellenáll.