belépés / regisztráció
2020. január 23. csütörtök
Aktuális lapszám

Lezárult a DEnzero projekt I.

Az Európai Unió országai az energetikai igényekhez viszonyítva csekély mennyiségű hagyományos fosszilis energiahordozó tartalékkal rendelkeznek, ezért nagy mennyiségű importra szorulnak. Az Európai Parlament számos direktívát fogadott el, amelyek célja az energiahatékonyság növelése, az energiafogyasztás csökkentése, illetve a megújuló energiaforrások széleskörű alkalmazása. Az energetika másik nagyon fontos kérdése az ellátásbiztonság mellett a környezetvédelem, ugyanis a világ CO2 kibocsátása folyamatosan növekszik, ami nagymértékben befolyásolja a Föld éghajlatának alakulását.

 

Mindezen célkitűzések figyelembevételével a Debreceni Egyetem és a Győri Széchenyi István Egyetem a 2013-2014 év során konzorciumban valósította meg a „Fenntartható energetika megújuló energiaforrások optimalizált integrálásával” című TÁMOP- 4.2.2.A-11/KONV-2012-0041 sz. projektet.

A projektben 7 MTA doktori fokozattal rendelkező magyar kutató vett részt és munkánkat elismert külföldi kutatók segítették Nagy Britanniából, Olaszországból, Dániából, Izlandról, az Egyesült Államokból, Romániából, Szlovákiából, Japánból. A tizenegy munkacsoportban összesen több mint 120 kutató dolgozott a két év folyamán, köztük számos PhD hallgató és 30 fiatal kutató. Két alkalommal, 2013-ban és 2014-ben megszerveztük a DEnzero nemzetközi konferenciát és szakkiállítást, amelyen négy (2013), illetve öt (2014) országból láttunk vendégül kutatókat. A hazai konferenciák mellett kutatóink számos országban népszerűsítették a projekt eredményeit az európai, ázsiai és amerikai kontinensen.

A projekt során öt céggel kötöttünk együttműködési megállapodást annak érdekében, hogy a kutatók számára lehetőség nyíljon konzultációra gyakorlati kérdésekben. A további sikeres pályázati szereplés érdekében együttműködési megállapodásokat kötöttünk romániai, törökországi, dániai, angliai, szlovák, olasz és japán felsőoktatási intézményekkel.

Épületenergetika munkacsoport (vezető: Dr. Csoknyai Tamás)

Az épületenergetikai munkacsoportban zajló kutatás célrendszere szerteágazó: a közel nulla fogalomrendszerének életciklus szempontú kiterjesztésétől indul, érinti a fenntarthatósági indikátorokat, foglalkozik a globális klímaváltozás okozta tervezési alapadatok változásával, nem szokványos megújuló alapú rendszerekkel, városenergetikai, városdiagnosztikai vizsgálatokkal. Az eredmények a szakpolitika számára is hasznos információkat szolgáltatnak, és hozzájárulhatnak az energiahatékony építés elterjedéséhez.

Főbb kutatási eredményeink:

  • Foglalkoztunk a közel nulla energiaigényű épületek műszaki-megvalósíthatósági feltételeivel. Az általunk kidolgozott módszerben a követelményeket egy több ezres nagyságrendű épületminta statisztikai elemzésével állapítottuk meg.
  • A kutatások során igazoltuk, hogy az energiahatékonyság növelésével a jelenlegi épületenergetikai szabályozásokban alkalmazott felület- térfogat arány elveszti jelentőségét, ugyanakkor megnő az adott alapterülethez tartozó benapozott, a napenergia aktív hasznosítására alkalmas tetőfelület szerepe.
  • A közel nulla követelmények meghatározásához használt épületminta egyik kategóriáját, a családi házakat vizsgáltuk figyelembe véve a teljes életciklust, azaz a gyártást, karbantartást - cserét, üzemeltetést és bontást. Különböző épületgépészeti kombinációkat elemeztünk a 30 évre vetített életciklus költség (globális költség), illetve az életciklushoz kötődő környezeti terhelés (üvegházgázok, savasodást okozó gázok kibocsátása stb.) szempontjából.
  • A kutatás során a hazai meglévő épületállomány jelentős részét alkotó paneles épületeink felújításával elérhető környezetterhelés csökkentési lehetőségeit tártuk fel az előttünk álló száz éves időtávlatban. Az elérhető statisztikai adatok segítségével összeállítottuk a hazai vasbeton szendvicspaneles épületállomány tipológiáját, azok kora, építészeti kialakítása és műszaki jellemzői stb. alapján. Az életciklus-elemzés során elvégzett normalizációs számítások segítségével kiderült, hogy a paneles épületek esetében a legjelentősebb hatáskategória a CO2-ekvivalens mértékegységben kifejezett globális felmelegedési potenciál, és jelentősnek bizonyult továbbá a savasodási potenciál is.
  • • Városklimatológiai modellezés keretében igazoltuk azt a sejtést, miszerint a zöldhomlokzatok helyének körültekintő megválasztásával a városi átszellőzés elősegíthető. Másrészt a helyesen telepített zöldhomlokzat, a szélsebesség- csökkentő hatásnak köszönhetően télen csökkenti a homlokzatok lehűlését, és ezáltal az energiafelhasználást is. Ugyanakkor a nyári állapotot figyelve megállapíthatjuk, hogy az átszellőzés élénkülése javítja a mikroklímát, és a levelek árnyékoló hatásának köszönhetően csökken a falak felmelegedése, ami viszont már a belső téri hőkomfortban okoz pozitív változást.
  • Vizsgálatunk célja egy nagyváros tetőfelületein elhelyezhető szolár panelekkel befogadható energiamennyiség vizsgálata volt. A becslés egy tipikus beépítésű magyar nagyvárosra, Debrecenre készült. A munka keretében egy számítási módszertant dolgoztunk ki felületszámításokkal és potenciál tényező meghatározásával. A metodika alapvetően épülettipológián nyugszik, ami elsősorban az egyes tetőidom fajtákra fókuszál. A tanulmány meglepő eredményt adott, miszerint a nagyon nagy kiterjedésű, épületek által fedett területnek csupán 5%-át teszi ki a tetőn potenciálisan elhelyezhető energiagyűjtő felület.
  • Végezetül a projekt keretében kifejlesztettünk egy mobil (kerékpár-utánfutóra szerelt) homlokzat-diagnosztikai berendezést és a hozzá kapcsolódó szoftvert (1. ábra).

Városklíma munkacsoport (vezető: Dr. Szegedi Sándor)

A munkacsoport három részfeladatot jelölt meg:

  1. Az égboltláthatóság mértéke és a napenergia potenciál közötti összefüggések vizsgálata eltérő beépítettségű területeken (számítógépes modellezés).
  2. Szélenergia potenciál vizsgálatok a tetőszint-közeli magasságra a településeken, vagy azok közelében létesítendő kis teljesítményű rendszerek számára (számítógépes modellezés).
  3. A városi hőmérsékleti többlet (hősziget) hatása a fűtési és a légkondicionálási energiaszükségletre (mérés és számítógépes modellezés).

A városi hősziget kialakulására gyakorolt hatásuk alapján a szélsebesség, felhőzet és csapadék kritikus értékeinek figyelembevételével 4 kategóriába soroltuk a nagytérségi időjárási helyzeteket a kedvezőtlentől a kedvezőig. Meghatároztuk az egyes kategóriák előfordulási gyakoriságát az ötvenéves adatsoron belül. Az esetek több mint 75%-ában mérsékelten kedvező, vagy kedvező feltételek uralkodtak a városi hősziget kialakulása szempontjából, összhangban az anticiklonális nagytérségi időjárási helyzetek nagyobb gyakoriságával.

Az UHI kifejlődése szempontjából meghatározó tényezők ötvenéves idősorát vizsgálva, a kedvező szinoptikus feltételek gyakoriságának növekedését tételeztük fel. A hipotézis realitását trendanalízissel vizsgáltuk meg. A lineáris trendanalízis szignifikáns növekvő trendet tárt fel a kedvező feltételek gyakoriságára vonatkozóan, amit mind a lineáris Pearson, mind a nemlineáris Spearman korrelációs együtthatók megerősítettek. A vizsgált időszakban 4%-kal nőtt a kedvező feltételek gyakorisága, párhuzamosan a kedvezőtlen feltételek gyakoriságának csökkenésével.

A kedvező feltételek előfordulási gyakoriság anomáliáit is tanulmányoztuk, megállapítva, hogy az átlagnál kisebb gyakoriságok főként az 1964 és 1980 közti időszakot jellemezték, míg az 1981 és 2009 közti időszakot pozitív anomáliák uralják.

Évszakos és havi bontásban is megvizsgáltuk a kedvező feltételek gyakoriságának változásait. A tavasz és a nyár esetében mutatható ki szignifikáns növekedés, míg az ősz és a tél esetében erről nincs szó. A legkisebb ötvenéves átlagos kedvező feltétel előfordulási gyakoriságot a december érte el 19,3%-os értékkel, míg augusztusban az esetek 59,9%-ában kedvező feltételek uralkodtak a városi hősziget kifejlődése szempontjából Debrecen térségében.

Épületgépészeti munkacsoport (vezető: Dr. Kalmár Ferenc)

A DEnzero projektben végzett kutatásaink elsődleges célja az alacsony energiaigényű épületek és épületgépészeti rendszerek hőérzeti vizsgálata volt. A kutatásaink során:

  • az Épületfizika Laboratóriumban végzett mérések alapján számos hőszigetelő anyag esetében megvizsgáltuk a szorpciós folyamatokat és elemeztük az összefüggést a nedvességtartalom és a hővezetési tényező értéke között,
  • kidolgoztunk egy módszert az épületek energetikai minőségkategóriáinak kialakítására,
  • a Belső Környezet Minősége Laboratóriumban komfortméréseket és vizsgálatokat végeztünk felületi sugárzófűtések szakaszos üzemeltetésére vonatkozóan,
  • komfort vizsgálatokat végeztünk a TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KONV-2010- 0007 projekt keretében kifejlesztett és szabadalmaztatott ALTAIR légvezetési rendszer esetében,
  • elemeztük a kiterjedt napkollektoros rendszerek energetikai és üzemeltetési jellemzőit,
  • elemeztük a kiterjedt talajszondás hőszivattyús rendszerek energetikai és üzemeltetési jellemzőit,
  • a PASSOL laboratóriumban végzett méréseink alapján elemeztük a belső hőmérsékletek alakulását a hőtároló tömeg, transzparens felület tájolása és a szellőző levegő térfogatárama között,
  • központi fűtési rendszerek esetében elemeztük az összefüggést az épület határoló szerkezeteinek hőtechnikai minősége, a hidraulikai beszabályozás és az energiafogyasztás között,
  • kidolgoztuk a fűtési hőfokhíd értékeit és javaslatot tettünk egy periodikusan változó hőfokhíd alkalmazására az energetikai számításokban,
  • Magyarország főbb településeire vonatkozóan kidolgoztuk a hőfokgyakorisági görbéket és megvizsgáltuk az eltéréseket a jelenleg alkalmazott hőfokgyakorisági görbe alapján meghatározott hőfokhíd és a valós hőfokhíd értékek között.

Épületmechatronikai munkacsoport (vezető: Dr. Husi Géza)

Az épületmechatronika definíciónk szerint az épületautomatizálás, épületfelügyelet és az épületekben alkalmazott biztonságtechnika uniója, amely napjaink egyik fontos tudományterülete, amelynek eredményeit az intelligens terekben, épületetekben lehet felhasználni. A közös gondolat az intelligens terekben és az intelligens épületben a működtetésükhöz az „Elosztott Intelligenciájú Hálózati Eszközök” (DIND Distributed Intelligent Network Device), amelyek biztosítják az épület folyamatos felügyeletét a helyszínen megtermelt energiától a felhasználásig. A kutatás eredményei:

  • Napsugárzási energia és az energia tárolásához kapcsolódó mérések, kísérletek mérési adatai, összefüggései egy debreceni átlagos családi ház esetében egész évre.
  • Épületszerkezetekben kialakuló, vagy tudatosan kialakított szellőzések energiatermelésre fordítható áramlásaihoz kapcsolódó kísérletek adatai, összefüggései vizsgálatához a pályázat folyamán kialakítottunk egy szélcsatornás szellőztető rendszert, amelynek a felületét napelemekkel burkoltuk. Ezek a napelemek képesek a megtermelt villamos energiát inverteren keresztül a hálózatba visszatáplálni, vagy ahogyan a mi esetünkben volt, sziget üzemben egy villamos fogyasztót működtetni azokban az órákban, amikor nem süt a nap.
  • Vízben tárolt energiához kapcsolódó kísérletek mérési adatai, összefüggései. Helyben előállított villamos energiához és tároláshoz kapcsolódó kísérletek mérési adatainak, összefüggéseinek vizsgálatánál valósidejű, valóságos méréseket dolgoztunk ki Festo MPS-PA munkaállomásokra alapozva.
  • Kidolgoztunk egy épületfelügyeleti és eseménykövetési feladatot ellátó rendszerhez is rendkívül jól alkalmazható LabView grafikus fejlesztői környezetet. Ez integrált rendszernek tekinthető abból a szempontból, hogy érzékelői az intelligens tér koncepciónak megfelelően több funkciót is kiszolgálnak. • Kidolgoztunk egy eljárást az energetikai felújítások szimulációjára, épületmechatronikai támogatással.
  • Kidolgoztunk egy eljárást épületmechatronikai rendszerelemek működési adatainak feldolgozására, és elvégeztük a tesztelését (hidraulikus váltó működését elemző OLAP kocka).
  • Szabadalmat dolgoztunk ki hűtési eljárások során a bevitt villamos energia minimalizálására (2. ábra).

Víz/szennyvíz hasznosítása munkacsoport (vezető: Dr. Bodnár Ildikó)

Kutatási tevékenységeink középpontjában az épületek, létesítmények különböző eredetű vizeinek költség- és energiahatékony kezelési lehetőségeinek átfogó vizsgálatai álltak. A 9 fős munkacsoportban a tapasztalt kutatók mellett doktorandusz kollégák (4 fő) is aktívan vettek részt a vizsgálatokban, segítve így a fiatal kollégák szakmai tapasztalatszerzését.

Vizsgálatainkat elsősorban az észak-alföldi régió területére terjesztettük ki, melynek keretében újszerű vízkezelési, újrahasznosítási lehetőségek felkutatását és a régióban történő alkalmazhatóságuk vizsgálatát végeztük el. Modern analitikai módszerek (ionkromatográfia, MP-AES módszer, zéta-potenciál mérés stb.) alkalmazásával lehatároltuk azon technológiákat, amelyekkel az újrahasznosítás fajlagos energiaigénye csökkenthető. Annak érdekében, hogy a közel zéró vízfogyasztás elérhető legyen, az épületen belül minden vizet (csapadékvíz, szürkevíz, sötétszürkevíz, feketevíz stb.) célszerű visszatartani és a felhasználói igényeknek megfelelően megtisztítani (3. ábra).

(Folytatjuk)

***

1. ábra.
2. ábra.
3. ábra. Zéta-potenciál változása különböző koncentrációjú (5ml) FeCl3-oldatok adagolásakor

Dr. Kalmár Ferenc
főiskolai tanár, szakmai vezető
DE Épületgépészeti és Létesítménymérnöki Tanszék

A szerzõ egyéb cikkei:

  Szén-dioxid-koncentráció alakulásának vizsgálata egy oktatási épületben
  Lezárult a DEnzero projekt II.

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