belépés / regisztráció
2020. november 30. hétfő
Aktuális lapszám

Klimatizálás energiatakarékosan, gazdaságosan

Az EU direktívák és a hazai szabályozás kiemelt feladattá tette az épületek energiafelhasználásának csökkentését. Ipari és nagyméretű közösségi épületek esetében jelentős hányadot eredményez a klimatizálás, a kezelt frisslevegő biztosítása. Az energia megtakarításnak számtalan lehetősége adott ma már. Gondoljunk a következő lehetőségekre, pl. hővisszanyerés, szabadhűtés, entalpia szabályozásos rendszer kialakítása. Az energia megtakarítás esetében vizsgálnunk kell a rendszer gazdaságosságát a beruházási és az üzemeltetési költségek alapján. A cikk az entalpiaszabályozásos rendszerrel foglalkozik.

 

Van megoldás, amellyel az energiafelhasználás nem csökken, hanem az olcsóbb éjszakai áram alkalmazása eredményez üzemeltetési költségmegtakarítást. Ilyen például a hűtőenergia-tárolás. Értelemszerűen megújuló energia illetve hulladékhő alkalmazása is gazdaságosabb üzemet eredményezhet. Ha csökkentjük a klimatizált tér eredő hőterhelését, szintén csökken a klimatizálás energiafelhasználása. Ebben a megközelítésben van fontos szerepe a külső árnyékolásnak, az üvegezés, épületszerkezet megválasztásának, energiatakarékos technológiák alkalmazásának. Ma már a gazdaságossági vizsgálat az életciklusköltség elemzését igényli. Az ipari létesítmények esetében a hőmérleg gyakran télen is pozitív (pl. üzemek, számítógéptermek, szervertermek stb.). A továbbiakban az entalpiaszabályozással foglalkozunk.

Az entalpiaszabályozás alkalmazásának különösen akkor van létjogosultsága, ha a klimatizált tér téli esetben is hűtést igényel, azaz az eredő hőmérlege pozitív. Elsősorban technológiai hőterheléssel rendelkező terek esetében az entalpiaszabályozásos rendszerkialakítás energia megtakarítást eredményez. A visszakevert levegő részarányát változtatva télen a hideg külső levegő nagyobb arányú felhasználásával hűtőgép nélkül is biztosítható a szükséges belső légállapot.

Természetesen az entalpiaszabályozásos rendszer alkalmazásának van hátrányos vonzata is a korábban alkalmazott állandó frisslevegő aránnyal (10-20% állandó frisslevegő arány) üzemelő rendszerekkel összehasonlítva. A nagyobb arány miatt téli esetben megnövekszik a szűrés ventilációs, valamint a nedvesítés (gőznedvesítés) energiafelhasználása.

Entalpiaszabályozásos rendszer

Az entalpiaszabályozásos rendszerek olyan tereket szolgálnak ki, amelyek eredő hőterhelése az évszaktól függetlenül pozitív. Ebben az esetben a klimatizált terek hűtése entalpiaszabályozásos rendszerrel biztosítható gazdaságosan. Az entalpiaszabályozás a távozó és a külső levegő entalpiáját összehasonlítja, és a szükséges szellőző légállapotot elsősorban keveréssel állítja elő. Csak másodlagosan alkalmazza az energiaigényes felületi hűtőt, fűtőt, illetve a gőznedvesítőt. Az entalpiaszabályozásos rendszerrel az év jelentős részében keveréssel – a felületi hűtő üzeme nélkül – előállítható a szellőzőlevegő. Téli üzemben a szellőzőlevegő jelentős hányadban frisslevegőt tartalmaz, így a gőznedvesítés energiaigénye viszont megnő. További többletköltséget jelent üzemeltetés szempontjából a megnövekedett ventilációs munka és a szűrők gyakoribb cseréje. Az entalpiaszabályozásos rendszer kapcsolási sémáját az 1. ábra szemlélteti.

Az ábrán alkalmazott jelölések:

H: hűtőkalorifer
F: fűtőkalorifer
V1, V2: ventilátor
G: gőznedvesítő
t: hőmérséklet-szabályozó
rH: nedvességtartalom-szabályozó
h: entalpiaszabályozó

Entalpiaszabályozásos rendszer energetikai elemzése

Az entalpiaszabályozásos klímaközpont előnyeit már az előző pontban összefoglaltuk. Az éves energiaigény meghatározásához a nyári és téli méretezési állapotokban, valamint közbenső állapotokban, a klímaközpont működési elvét figyelembe véve el kell készíteni a folyamatábrákat h-x diagramokban. Ehhez szükség van a havi átlagos külső légállapotokra és azok gyakoriságára, amelyek a szakirodalmakban megtalálhatók. [2],[3]

A vizsgált klímaközpont adatai:

(képlet)

Az entalpiaszabályozásos rendszer energetikai értékeléséhez a külső légállapot változásának megfelelően jellegzetes külső légállapot pontokra vonatkozóan el kell készíteni a h-x folyamatábrát. Így meghatározható az egyes légállapotokhoz tartozó optimális keverési arány és a szükséges hűtési, fűtési és gőznedvesítési teljesítmény.

A klímaközpont energetikai teljesítményigénye:

(képlet)

Az optimális keverési arány esetén kapjuk a minimális energetikai teljesítményt.

(képlet)

A klímaközpont h-x folyamatábrái

A havi átlagos külső légállapot diagramja alapján végezhető el az elemzés, amelyhez az alábbi jellegzetes külső hőmérsékletértékeket választottuk:
-15 °C, 0 °C, 10 °C, 13 °C, 16 °C, 22 °C, 25 °C, 27 °C, 30 °C.

A szakirodalomban megtalálható a külső légállapotok (hőmérséklet, nedvességtartalom) gyakorisága, éves előfordulása [2],[3]. Erre vonatkozó adatokat tartalmaz az 1. táblázat.

(táblázat)

A választott külső légállapotokra elkészíthetők a h-x folyamatábrák és meghatározhatók a hűtési és gőznedvesítés teljesítményigényei. A -15 °C külső hőmérséklethez tartozó folyamatábrát a 2. ábra szemlélteti, míg a 3. ábra 10 °C külső hőmérsékletre vonatkozik.

A h-x diagramok alapján meghatározható az egyes üzemállapotokban a szükséges keverési arány, a felületi hűtő és a gőznedvesítés teljesítménye.

Az éves energiaigény

A folyamatábrákból számított eredmények alapján megrajzolható a hűtő és a gőznedvesítő teljesítményének, valamint a keverési aránynak a változása a külső hőmérséklet függvényében. A számított eredményekből meghatározható az éves energiaszükséglet.

Hűtés éves energiaigénye:

(képlet)

Gőznedvesítés éves energiaigénye:

(képlet)

Az éves energiaszükséglet a teljesítményfüggvények integrálásával határozható meg. A numerikus integrálás eredményeként rendelkezésünkre áll az éves hűtés, fűtés és gőznedvesítés energiaigénye az entalpiaszabályozásos, valamint az állandó visszakeveréses üzemre vonatkozóan. Így az entalpiaszabályozás energiamérlege számszerűsíthető abszolút és százalékos mutatókkal. A számított eredményeket a 2. táblázat tartalmazza. Látható, hogy az entalpiaszabályozással jelentős hűtési energia takarítható meg, a gőznedvesítés energiaigénye viszont növekszik.

Az entalpiaszabályozással 71,1%-os hűtési energiamegtakarítás érhető el. Az entalpia szabályozás esetén szükséges gőznedvesítési energiaigény 519%-a az állandó visszakeveréses üzem gőznedvesítési energiaigényének.

Gazdasági értékelés

A két rendszer gazdasági értékelése során az alábbi szempontokat kell figyelembe venni:

  • a folyadékhűtő ESEER értéke,
  • az entalpiaszabályozásnál jelentkező kismértékű ventilációs többletmunka és szűrési többletköltség,
  • a nagyobb szűrőberendezés beépítése, amely az állandó frisslevegős rendszernél 2 790 m3/h, míg az entalpiaszabályozásos rendszer esetében 27 900 m3/h légszállításra van kiválasztva,
  • az entalpiaszabályozásos rendszer bonyolultabb irányítástechnikai rendszere többletköltséget jelent.

Konkrét esetben a beruházási költségek, valamint az energiaárak, az üzemeltetési költségek alapján lehet a gazdasági értékelést elvégezni. A konkrét esetek vizsgálata azt mutatta, hogy az entalpiaszabályozásos megoldás választása előnyös, néhány év alatt megtérül.

Felhasznált irodalom:

[1] Épületgépészet 2000, Alapismeretek I. Épületgépészet Kiadó, Budapest
[2] Kiss Róbert: Légtechnikai adatok Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1980.
[3] Völgyes István: Fűtéstechnikai adatok Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1978.

***

1. ábra. Az entalpiaszabályozásos rendszer kapcsolási vázlata
2. ábra. Folyamatábra -15 °C esetében
3. ábra. Folyamatábra 10 °C esetében
1. táblázat. A külső légállapotok gyakorisága
2. táblázat. Az éves energiafelhasználás




Szabó János
M.Sc., doktorjelölt
BME Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

A szerzõ egyéb cikkei:

  Differenciált hőkomfort elemzése klimatizált terekben
  Embertől függő tényezők hatása a hőkomfortra
  Intelligens épületek komfortja
  XIX. Épületgépészeti Szakmai Napok Debrecenben
  Klimatizált terek komfortjának minősítése

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam