El ıadás címe : A magyar fejlesztésőés gyártású ... · PDF file2 Komlós Ferenc: A magyar fejlesztésőés gyártású geotermikus h ıszivattyú-család jellemz ıi Mottó,

1

Construma-RENEO konferenciaprogram2014. április 2-4.

Helyszín: 1101 Budapest, Albertirsai út 10. D-pavilon, RENEO Workshop

WILO ÉPÜLETENERGETIKAI NAPOK - konferencia 4 szekcióvalTechnikai szervezı: Magyar Épületgépészek Szövetsége

Április 3. 14:00–17:00 Légtechnikai szekcióSzakmai szervezı: Hőtı- és Klímatechnikai Vállalkozások Szövetsége

Levezetıelnök: Várkonyi Nándor f ıtitkár, HKVSZ

Elıadás címe:

A magyar fejlesztés ő és gyártásúgeotermikus h ıszivattyú-család jellemz ıi

Elıadás idıpontja:2014. április 3. (csütörtök) 14:00–14:45

Elıadó:

Komlós Ferenca Magyar Napenergia Társaság (ISES Hungary)

Szoláris hıszivattyúk munkacsoportjának vezetı[email protected] www.komlosferenc.info

2

Komlós Ferenc: A magyar fejlesztés ő és gyártású geotermikus h ıszivattyú-család jellemz ıi

Mottó, el ıadás tartalmaGCHP (Ground Coupled Heat Pumps) GWHP (Groundwater Heat Pumps) SWHP (Surface Water Heat Pumps)

„Egy nagy találmány megvalósításának három fázisa v an: elıször kinevetik, azután harcolnak ellene, majd pedig azt

mondják, természetes, hogy ezt így kell csinálni.”Heller László (1907–1980)

A vetítettképes elıadásom bemutatja a magyar geotermikus hıszivattyúk kifejlesztésének piaci igényét, sarokpontjait kapcsolási rajzokkal, vázlatrajzokkal és diagramokkal szemléltetve. A hıszivattyú-család összes tapasztalatait (kutatási, fejlesztési, tervezési, gyártási, kivitelezési és üzemeltetési) felhasználva javaslat a döntéshozók felé.

3


A legegyszer őbb hıszivattyú vázlata, m őködése illetve növényház h őtése talajvizes h ıszivattyúvalForrás: [15], Liong Chai Chengwei: STUDY ON A GROUNDWATER SOURCE HEAT PUNP COOLING SYSTEM IN SOLAR GREENHOUSE. CIGR - International Conference of Agricultural Engineering XXXVII. Congresso Brasileiro de Engenharia AgricolaBrazil, August 31 to Septenber 4, 2008.

Kisnyomású oldal Nagynyomású oldal Hőtési üzemmód elvi kapcsolási rajza (nincs váltószelep)

4


R 407C munkakR 407C munkak öözeges egyszerzeges egyszer őő hhııszivattyszivatty úúnyomnyom ááss––entalpia (entalpia ( loglog pp––hh)) diagramja diagramja Forrás: [1]

A diagramonA diagramon** a folyada folyadéék, a gk, a gıız z éés a ks a kéétftfááziszisúú mezmezıı llááthatthatóó; K: kritikus pont.; K: kritikus pont.

**A fA füüggggııleges koordinleges koordináátata--tengelyen aztengelyen azéért alkalmazzrt alkalmazzáák a logaritmikus lk a logaritmikus lééptptééket, mert ket, mert

ellenkezellenkezıı esetben a kesetben a kéétftfááziszisúú mezmezıı izotermizotermáái kis nyomi kis nyomáásokon tsokon túúlslsáágosan gosan

öösszessszesőőrrőőssöödndnéének.nek.

5


„Hatékonysági mutatószám”: SPF [kWh/kWh]

● Az SPF-et a 2008. decemberi ún. EU RES megújuló energiadirektíva rögzíti. Angol nyelvő rövidítésbıl származik (seasonal performance factor), dr. Büki Gergely nyomán [2] átlagos főtésitényezınek is nevezzük. Az egy főtési szezonban a hıszivattyúáltal a főtési rendszerbe bevitt energiamennyiség [kWh] osztva a hıszivattyú és az ún. primeroldali szivattyú (vagy ventilátor) által felvett villamosáram-fogyasztás összegével [kWh]. ● Felhívom a szíves figyelmüket, hogy a megfelelı minıségőhıszivattyú, pl. a COP-je [kW/kW] illetve dr. Büki Gergelynyomán [2] főtési tényezıje a hıszivattyúra jellemzı érték csak szükséges, de nem elégséges feltétel ahhoz, hogy a létesített hıszivattyús rendszer SPF illetve az átlagos főtési tényezı[kWh/kWh] értéke is elvárható értékő legyen!Angol nyelven: Coefficient of Performance (COP [kW/kW]).

6


Hıszivattyúk COP [kW/kW] illetve a h ıszivattyú-teljesítménytényez ıjének mérési eredményei különböz ı hıforrás h ımérsékletenForrás: [1], CH WP Test Center, Dr. Dr.h.c. Rybach László az ETH Zürich, Svájc emeritus professzora

7


Hıszivattyús rendszerek átlagos f őtési tényez ıje (SPF [kWh/kWh]) különféle h ıszivattyúknál

Forrás: [4], Fanninger, European Heat Pump Association Version 1.1-2008, p.

8


LCOE (levelized cost of energy) [Ft/kWh]:különböz ı technológiák összehasonlítására vonatkozó fajlagos költség (pénzügyi adat) Forrás: NFM

ahol It : beruházási költség a t-ik évben; Mt : karbantartási és üzemeltetési költség a t-ik évben

(konstans); Ft : az üzemanyag költség a t-ik évben (konstans); Et : a megtermelt energia a t-ik évben; n : élettartam; r : diszkonttényezı (5%).

t

t

t

tn

ttt

E

F

E

M

rE

ILCOE ++

+⋅

=∑

=1

0

)1(

1

9


Hagyományos illetve a csúcstechnika m őszaki-gazdasági összehasonlítása, fajlagos költségek a berendezések teljes élettartamán ( LOCE) Forrás: [11]

10


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltér ı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemz ıi (1)

A fı probléma, amely a rendszer átlagos főtési tényezıjét az (SPF értékét) lerontja az,– hogy a hıszivattyú hıkörfolyamata instabil, ami azt jelenteti,

hogy azonos talajhımérséklet és főtési hımérséklet esetén a kimenı főtési teljesítmény igen tág határok között ingadozik,

– és a hıszivattyúk kimenı főtési teljesítménye valamint ezzel arányosan az átlagos főtési tényezıje részterheléseknél – pl. magas talajhımérséklet, alacsony főtési hımérsékletnél az átlagos főtési tényezı alig, vagy egyáltalán nem nı!

A fentiek következménye, hogy a lehetséges hatékony ságota hıszivattyúk nem közelítetik meg, és ezáltal a vártná l lényegesen nagyobb üzemköltségen dolgoznak!

11


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltér ı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemz ıi (2)A fejlesztés lényege az SPF érték növelése, a CO2-megtakarí-tás maximalizálása és a főtési elıremenı hımérséklet 60 °C fölé emelése volt (radiátoros főtések). A célokat egyrészt az EVIScroll-kompresszorokra alapozott reverzáló (váltószelepes), multifunkciós [főtı – aktív hőtı – használati meleg víz- (HMV-) termelı] hıkörfolyamat kidolgozásával érték el (a megoldás használati mintaoltalommal védett).

12


A magyar h ıszivattyú-fejlesztés elvi kapcsolása, elvi h ıkörfolyamata nyomás–entalpia diagrambanForrás: [1]

A Scroll-kompresszor gızbefecskendezıkörrel rendelkezik, feladata a kompresz-szorban túlhevített munkaközeg hımér-sékletét csökkenteni, így a munkaközeg (R 407C)(R 407C) magasabb kondenzációs hı-mérsékletővé válhat. A hıszivattyúval növelt hımérsékletető főtés érhetı el! Az utóhőtés hatására a munkaközeg alacsonyabb nyomással és alacsonyabb hımérséklettel kerül az ún. fı expanziós szelephez. Az EVI hıcserélı erıteljes utóhőtésének hatására, a 3 és 4 pont közötti szakasz-hosszával arányos h[kJ/kg] entalpiával nı (P–h diagram) a környezetbıl (pl. a földbıl) kivett energia mennyisége, ezáltal a hıszivattyú főtési tényezıje illetve a COP-je is nı.

Kapcsolás és P–h diagram

13


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltér ı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemz ıi (3)● Minden olyan elemet integráltak a hıszivattyús körfolyamatba,

amely stabilizálja a hıszivattyú körfolyamatát, a kimenı főtési teljesítményt az egyes hıfokszinteken.

● Stabilizálja és a lehetı legkisebb értékre szorítja a túlhevítést, így az SPF értéket növelni képes. Ezt biztosítja az elektronikus expanziós szelep (16.), a munkaközeg-tartály (15.), valamint a szabályzó és monitoring rendszer.

● A fejlesztés a fentieken túl a hıszivattyúk felhasználásának, illetve kihasználhatóságának növelésére irányult. Így olyan multifunkciós, váltószeleppel (10.) rendelkezı készülékek lettek kifejlesztve, amelyek a főtési funkció mellett aktív hőtéstés ún. desuperheatert (3.) is használnak.Ezáltal a rendszer fajlagos beruházási költsége csökken.

14


A használati meleg víz (HMV) termelés egyik megoldása T–s diagramban, és az el ıállítás megoldása az ún. desuperheaterrel Forrás: [1]

Hımérséklet [K] – entrópia [kJ/kg K]diagram

(a túlhevítés piros színnel jelölve)

Desuperheater: egy koaxiális hıcserélı, amely a körfolyamat túlhevítési hıjét használja HMV termelésre. A hıcserélı (3.) a kompresszor (1.) és a konden-zátor (2.) közé iktatott elıhőtı, amely a komprimált gız túlhe-vítési hıjét, kb. 15%-át adja át a HMV-nek. Ezzel elérhetı a HMV magas hımérséklete anélkül, hogy a kondenzátor hımérsékle-tét (nyomását) növelni kellene.

15


Váltószelepes ún. reverzáló multifunkciós (f őtı, hőtı és hmv el ıállító) h ıszivattyú elvi kapcsolásaA Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalban bejegyzett szám: U 06 00213

16


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltér ı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemz ıi (4)● Az importált hıszivattyús technika nem a magyarországi

geotermikus adottságokra lett fejlesztve, optimalizálva, és a fejlesztéseknél értelemszerően nem vették figyelemben azt, hogy a magyarországi energiaviszonyok – földgázellátottság –mellett a hıszivattyúktól, az EU átlagától eltérıen, nagyobb az elvárt energiahatékonyság érték nagysága, a jelentısen eltérıa különféle felhasználható energiák (áram/földgáz) árarányai miatt.

● Másrészrıl az import kiszolgáltatottságunk miatt a fejletteurópai országok a rendszerajánlásaikon keresztül olyan technológiákat, olyan metódusokat és talán érdekeltségi rendszert terjesztettek el a tervezı mérnökök között, amely csak az import mértékét, a hıszivattyús rendszerek költségét növelik, ezek összhatása, hogy a hıszivattyús rendszerek pozitív megítélését csökkentik.

17


Az EU hıszivattyús szisztémájától eltér ı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemz ıi (5)● Az EU-ban forgalmazott hıszivattyúk jelentıs része csak

főtési funkcióra és max. 55 °C-ig használható.● A fejlesztéssel az eddigiektıl eltérı, lényegesen jobb SPF

értékő rendszerek kivitelezése történt meg meglévı kazános,radiátor hıleadójú főtési berendezések hıszivattyús rendszerre történı átalakításakor is.

● Olyan új termék elıállítása történt, amelynek alkalmazása más megvilágításba helyezi a hıszivattyúk alkalmazhatóságát pl. ivóvíz hıjénél, ipari, irodai és kommunális kalorifereknél, szociális bérlakásoknál és több lakásos passzív házaknál.

● Ezzel a fejlesztéssel most lehetıségünk lenne, hogy egy olyan technika élvonalába kerüljünk, amely technikát világszerte mind szélesebb körben alkalmaznak, és megfelelı hazai támogatással, folyamatos fejlesztéssel, jelentıs exporttevékenységet gerjeszthetnénk [10, 13].

18


Védegylet, és javaslat hungarikum a gy őjteménybe● „A Védegylet a magyarországi ipar védelmére 1844-ben lé trehozott egyesület. 1844 októberében az országgy őlési alsótábla üléstermében –megyei (Tolna, Zala, Veszprém) el ızmények után – létrehozták a Védegyletet, melynek elnökévé Batthyány Kázmért, alel nökévé Teleki Lászlót választották. Az igazgató Kossuth Lajos lett . A Védegylet 1844. október 6-ai pozsonyi alakuló gy őlésén elfogadott alapszabálya szerint a külföldi árukat ki kell szorít ani a hazai piacról, amelyet a honi ipar számára kell biztosítani. A Védeg ylet tagjai becsületszóra megfogadták, hogy hat évig csak magya rországi árut vásárolnak: csak magyar mesterembereknél dolgoztatnak és olyan iparcikkb ıl nem vesznek külföldit, amelyb ıl belföldit is lehet kapni.” (Forrás : wikipedia.hu)

● A VM miniszter szerint: a hungarikumok közös nevez ıje, hogy valamennyi a magyarság csúcsteljesítményét jeleníti meg és identitásunk fontos részét képezi.

● Fentiek miatt is ezúton javaslom a tárgyi h ıszivattyú-család felvételét a döntés hozok felé a magyar értéktárba.

19


ÖÖsszefoglalsszefoglal áás (1)s (1)● Napjainkban a geotermikus hıszivattyúzás olyan

energiahatékony főtési/hőtési rendszer, amely még pályázati pénzek nélkül is elfogadható idın belül megtérül [3, 5, 6, 7, 8, 9], és a károsanyag-kibocsátást helyileg megszünteti, globálisan pedig jelentıs csökkenését biztosít.

● Jól illeszkedik az energiastratégiába, hiszen olcsón elıállítható – CO2-kibocsátás nélkül – villamos energiával és megújuló forrású villamos energiával is lehet mőködtetni, ígytovább csökkentve a károsanyag-kibocsátást [14].

● Épületgépészettel kapcsolatos igény a korszerő főtés, a települések légszennyezésének*, illetve egészségkárosítóhatásának jelentıs csökkentése. A környezet terhelésének mérsékelésével javulhat az itt élı lakosság egészsége, életminısége [12].

* A levegısszennyezés a veszélyes anyagok olyan mértékő szintemelkedése hatására jön létre, amely meghaladja a légkör természetes öntisztulási képességét. A településeken a főtési idıszakban a nitrogén-oxid (NOx) és a kismérető szállópor (PM10) szennyezettség okozza a káros hatást.

20


ÖÖsszefoglalsszefoglal áás (2). s (2). Itt a ragyogó alkalom: indokolt megteremteni Magyarországon a h ıszivattyúipart!Hıszivattyúzás táblázata Kapros Z., Komlós F. 2013 ● A földgáz-importot és a CO 2-

kibocsátást is jelent ısen csökkenteni tudjuk a megújulóenergia-felhasználásával. A kit őnı minıségő hıszivattyúk hazai gyártásával exportunk növekedhet, h ıszivattyúimportunk pedig csökkenhet.● Hogy mi mindent tudunk még majd azzal a sok olcsó, CO 2-kibocsátást nélküli paksi árammal kezdeni erre most választ adhatunk: pl. távf őtés,távhőtés, növényházak f őtése/ hőtése [15], rezsicsökkentés,munkahelyteremtés.

21


Felhasznált és ajánlott irodalom[1] KOMLÓS Ferenc FODOR Zoltán – KAPROS Zoltán – Dr. VAJDA

József – VASZIL Lajos:Hıszivattyús rendszerek. Heller László születésénekcentenáriumára. (Heat Pump Systems. To the centenary of thebirth of Laszló Heller) Komlós Ferenc Dunaharaszti, 2009. ISBN 978-963-06-7574-1 (ISBN978-963-06-8297-8).

[2] ÁDÁM Béla – BÜKI Gergely – MAIYEK Tarek:GEOTERMIKUS ENERGIA. Hıszivattyúzás. ENERGETIKAI SZAKKÖNYVEK. Mérnöki Kamara Nonprofit Kft. 2013.ISBN 978-963-88358-5-7

[3] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc:– Érvek, adatok, számítások a h ıszivattyúk alkalmazásához.

Gondolatok jelenünkr ıl és jöv ınkrıl. Mérnök Újság 2013. JÚNIUS–JÚLIUS digitális változatában + PLUSZ,62–64. oldal.

– Fúrólyuk-h ıcserél ıs hıszivattyús rendszerek megtérülése. Magyar Installateur, 23. évfolyam, 2013. augusztus – szeptember,46. oldal.

[4] Komlós Ferenc: Gondolataim a h ıszivattyúzásról. Magyar Épületgépészet, LIX. évfolyam, 2010. július–augusztus szám,32–34. oldal.

[5] Kaszanitzky Csilla – Komlós Ferenc:Új autószalon Fóton magyar h ıszivattyúval. – Építészfórum honlapon (2012. július 19. 07:46).– Magyar Installateur, 22. évfolyam, 2012. október, 35–36. oldal.

[6] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc:– Termálvizes fürd ı bıvítése h ıszivattyúk alkalmazásával.

Energiagazdálkodás, 52. évfolyam, 2011/6. szám, 17–20. oldal.– A nagyk ırösi strand energiatudatos b ıvítése.

Magyar Épületgépészet, LXI. évfolyam, 2012/3. szám, 22–26. oldal.[7] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc:

Földgázkazán kiváltása geotermikus h ıszivattyúval ─ Hıszivattyúradiátoros f őtésnél.Magyar Épületgépészet, LXII. évfolyam, 2013/5. szám, 15–17. oldal.

[8] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc:Ivóvíz h ıhasznosítása h ıszivattyúval. Magyar Épületgépészet, LXII. évfolyam, 2013/7-8. szám, 12–16. oldal.

[9] Fodor Zoltán – Komlós Ferenc – dr. Balikó Sándor:Ivóvíz h ıjének hasznosítása. Energiagazdálkodás, 54. évfolyam, 2013/5. szám, 17–19. oldal.

[10] Komlós Ferenc: Energetika – h ıszivattyúzás. Magyar Ipari és Környezetvédelmi Magazin. XII. évf., 2013/IV. szám.XXI. századi ZÖLDENERGIÁK – II. 10–11. oldal.

[11] Fodor Zoltán:A földh ı hıszivattyús rendszerek fajlagos költségeifőtéskorszer ősítéseknél I.Magyar Installateur, 24. évfolyam, 2014. február – március, 24–25. oldal.

[12] Komlós Ferenc – Fodor Zoltán: Városok h ıszivattyús f őtése. Átfogó tervre lenne szükség.Magyar Épületgépészet, LX. évfolyam, 2011/5. szám, 18–21. oldal.

[13] Komlós Ferenc:A hıszivattyúipar úttör ıje.Elektrotechnika, 103. évfolyam, 2010/12 szám, 28. oldal.

[14] Komlós Ferenc: Hıenergia alapigények a h ıszivattyúk alkalmazása és a Heller-terv célkit őzései tükrében.Elektrotechnika, 105. évfolyam, 2012/09 szám, 5–8 oldal.

[15] Komlós Ferenc: – A hıszivattyú hangsúlya a kertgazdaságban.Mezıgazdasági Technika, LIV. évfolyam, 2013. április, 16–17. oldal.– Hıszivattyúk a kertészetben.Kertészet és Szılészet, 62. évfolyam, 27. szám, 2013. július 3. 22–23. oldal.– Hıszivattyúk a kertészetekben. Digitális Építési Megoldások2014/1. szám (Digitalstand.hu). Tervezett megjelenés.

Köszönöm a figyelmet!☺

Documents

El ıadás címe : A magyar fejlesztésőés gyártású ... · PDF file2 Komlós Ferenc: A magyar fejlesztésőés gyártású geotermikus h ıszivattyú-család jellemz ıi Mottó,