Energiatakarékossági lehetőségek egy meglévő családi ház fűtési- és használati melegvíz (HMV) ellátó rendszerének korszerűsítése során
2007.10.11. - www.vgl.hu

Egy épületgépészeti rendszer korszerűsítésének fő célja az energiamegtakarítás, hogy idővel a beruházásra fordított összeg megtérüljön, majd a megtérülés után lehetőleg minél hosszabb ideig további megtakarításokat eredményezzen. A hosszú élettartamhoz feltétlenül szükséges a jó minőségű anyagok alkalmazása, a korszerűsítés valamennyi lépésének pontos megtervezése, és a kivitelezés terveknek megfelelő jó minőségben történő elvégzése. A szakszerűen, jó minőségű anyagok és berendezési tárgyak felhasználásával elvégzett felújítás, korszerűsítés már a jelenben is jelentősen növeli az ingatlanok értékét, ami a későbbiekben minden épületre kötelezően bevezetésre kerülő energiatanúsítvánnyal még további növekedést eredményez. A növekvő energiaárak mellett a korszerűsítés egyre gyorsabb megtérülésével számolhatunk.

A rendszereink korszerűsítéséhez az alábbi négy irányba érdemes elindulni:

1. Lehetőség szerint csökkenteni kell az épület energiaigényét
2. Lehetőség szerint át kell térni olcsóbb energiafajtára
3. Javítani kell a hőtermelés hatásfokát
4. Javítani kell a megtermelt hő felhasználásának hatásfokát
1. Az épület energiaigényének csökkentéséhez először fel kell térképeznünk, hogy mire (fűtésre, melegvízellátásra) mennyi energiát fordítunk, és ezen belül a fűtési hőszükségletünk milyen tényezőkből tevődik össze (falon keresztüli (transzmissziós) hőveszteség, nyílászárókon keresztüli transzmissziós és filtrációs (a beeresztett hideg levegő által okozott) hővszeteség stb.), és azok milyen arányban vannak egymással. Ennek feltérképezése után lehet dönteni arról, hogy mivel érdemes kezdeni a felújítást. Elsőként általában a nyílászárók (ablakok, ajtók) cseréje válik szükségessé, második lépésként pedig az épület teljes homlokzatát kell ellátni hőszigeteléssel. Az ablakok cseréjénél körültekintően kell eljárni. Az egyik legfontosabb szempont, hogy ha van az épületben üzemelő nem zárt égésterű gázkészülék (pl. cirkó, gáztűzhely stb.), akkor ennek a helyiségében lévő ablakokat (a szénmonoxid mérgezés megelőzésének érdekében) csak akkor szabad fokozott légzárású (gumicsíkkal rendelkező) ablakra cserélni, ha a gázkészülék égési levegő utánpótlása minősített levegőbevezető szerkezettel meg van oldva. Ugyancsak ellenőrizni kell, hogy a gázkészülék helyisége nincs-e összeszellőztetve egy másik szomszédos helyiséggel. Ha igen, akkor az összeszellőztetett helyiség nyílászáróit sem lehet gumicsíkkal rendelkező nyílászáróra cserélni, ha az égéshez szükséges levegő egyéb módon nincs megoldva. (A témáról bővebben ide kattintva olvashat.) A másik fontos szempont az ablakok kiválasztásánál, hogy lehetőleg legalább öt kamrás, műanyag kerete legyen, jól szigetelt üvegezéssel. Bár sokan elsősorban esztétikai okokból a fából készült nyílászárókat részesítik előnyben, a tény az, hogy hőtechnikai szempontból a műanyagkeretes abalkok sokkal jobbak. Az épület hőszigetlésének tervezése során fontos a falszerkezet páratechnikai ellenőrzését elvégezni a szigetelés utáni állapotra, ezzel megelőzhető, hogy nem megfelelő hőszigetelő és egyéb rétegek alkalmazása következtében a szerkezetben párakicsapódás lépjen fel. Ha az épületszerkezetben kicsapódik a pára, akkor növekszik a szerkezet hőátbocsátási tényezője, megindulhat a penészedés, ami az épület állagának romlását idézi elő.

2. Ha a használati melegvíz (HMV) termelése villanybojlerekkel történik, vagy az épületet részben vagy egészben villannyal fűtik, jelentős megtakarítás érhető el már akkor is, ha a villannyal előállított hőt a továbbiakban gázzal állíjuk elő. További megtakarítást eredményezhetne, ha a gázenergiát részben vagy teljesen napenergiával vagy a föld hőjét is hasznosító hőszivattyús rendszerrel váltanánk ki. Ezen technológiákat azonban gazdaságosan fűtési célra csak akkor lehet hasznosítani, ha az épület fűtését alacsony fűtővíz hőmérsékletet igénylő padló-, fal- ill. mennyezetfűtéssel oldjuk meg. Ezeket a fűtési módokat meglévő épületeknél csak nagyon drágán lehet utólag kiépíteni, így használt épületek esetén általában ezeket a lehetőségeket gazdaságossági okokból ki szoktuk zárni. A HMV ellátást a késő-tavaszi, nyári, kora-őszi hónapokban meg lehet oldani teljes egészében napkollektorok beépítésével, azonban a jelenlegi gáz / beruházási árak mellett csak lassú megtérüléssel számolhatunk.

3. Egy 10-15 éves hagyományos (nem kondenzációs) kazán (fűtőértékre vetített, névleges teljesítményre vonatkozó) hatásfoka újkorában kb. 85-90%, ami a kazán elhasználódása során jelentősen (5-10%-kal) csökkenhet. Az ilyen típus kazánok hatásfoka részterhelés mellett tovább csökken. Mivel az év nagyobb részében a kazán részterhelésen üzemel, a hagyományos kazánok éves hatásfoka 65-70% körül alakul. Ezzel szemben egy korszerű, zárt égésterű, kondenzációs kazán fűtőértékre vetített hatásfoka 105-107%-ot is eléri. A kondenzációs technika azt jelenti, hogy hasznosítja a füstgáz érezhető és rejtett hőjét. A kondenzációs kazán hatásfoka részterhelésen nemhogy nem csökken, de még kis mértékben növekszik. Így önmagában azzal, hogy a hagyományos kazánunkat korszerű kondenzációsra cseréljük, akár 40-50%-os energiamegtakarítás is elérhető.

4. A megtermelt hő felhasználása hatásfokának javításához több irányból kell közelítenünk a rendszerhez.
Az első fő cél az, hogy a fűtővíz hőmérséklete megfeleljen a pillanatnyi fűtési igényeknek. Ugyanakkor figyelembe kell venni azt is, hogy csak olyan hőmérsékletű fűtővizet alkalmazhatunk, amivel a kazán hosszútávon is (károsodás nélkül) üzemelni tud, valamint lehetőség szerint törekedni kell arra, hogy a kazán minél hosszabb ideig a lehető legjobb hatásfokon üzemeljen. A fűtővíz hőmérsékletének külső hőmérséklethez igazításához időjáráskövető szabályozóra van szükség. Ezzel megvalósítható, hogy a külső hőmérséklet emelkedésével fokozatosan csökkenjen az előremenő fűtővíz hőmérséklete, így a fűtési rendszerünk jóval gazdaságosabban tud üzemelni, egy állandó hőmérsékletű rendszerhez képest. Az időjáráskövető szabályozó ára ma már megfizethető, sokszor a kazánnal együtt, a kazánba beépítve rendelhető. Ugyanakkor hagyományos (nem kondenzációs) kazánok esetén a fűtővíz hőmérsékletének csökkentésével fennáll a veszélye annak, hogy a keletkező füstgáz hőmérséklete a füstgázban lévő vízgőz kondenzációjához szükséges hőmérséklet alá csökken. Ennek következtében a füstgázban lévő vízgőz még a kazánban kicsapódik, és savas kémhatása miatt a kazánban lévő hőcserélő korrózióját felgyorsítja. Ha ez az állapot tartósan fennáll, a kazán 1-2-3 év alatt is tönkremehet. Ennek megakadályozására vannak módszerek, de ez mindenképpen plusz beruházási költséget igényel. A másik probléma a hagyományos kazánokkal, hogy a hatásfokuk maximális teljesítményű üzemkor a legjobb, ha részterhelésen üzemelnek (márpedig az év nagyobbik részében erről van szó), hatásfokuk csökken, ami az időjáráskövető szabályozásból fakadó energiamegtakarítás ellen dolgozik.
Kondenzációs kazán beépítése esetén a fenti két hátrány nem áll fent, hiszen a kondenzációs kazán lényege, hogy a füstgázban lévő vízgőzt minél nagyobb mennyiségben szeretnénk kondenzációra bírni, visszanyerve a párolgáshőt. Ezeknek a kazánoknak a hőcserélője sav és korrózióálló anyagból készül, így az idő előtti tönkremeneteltől nem kell tartani. További előnye ezeknek a kazánoknak, hogy részterhelésen (tehát az év nagyobb részében) a hatásfokuk megnő, így további megtakarítás érhető el az időjáráskövető szabályozó mellett.

A második fő cél, hogy minden helyiségbe annyi (és csak annyi) fűtővizet juttassunk, amennyire az adott helyiségben szükség van. A fűtővíz megfelelő elosztását az elosztó vezetékhálózat csővezetékeinek a helyes méretezésével, valamint (szükség szerint) strangszabályozók beépítésével lehet biztosítani. Ezzel egy egyszeri (statikus) víztömegáram beállítási lehetőségünk van, de nem tudjuk figyelembe venni, hogy az egyes helyiségekre eltérő külső és belső körülmények hatnak, és ezek a körülmények 1 nap leforgása alatt többször is jelentősen változhatnak. Szükség van tehát a gazdaságos működéshez arra, hogy a napközben (akár óráról órára) változó körülmények hatásait helyiségenként külön-külön tudjuk kezelni. Ennek a segédeszköze a radiátorokra épített termosztatikus szelepek, amik a helyiség hőmérsékletének emelkedésével/csökkenésével párhuzamosan csökkentik/növelik a radiátorokba áramló víz mennyiségét. A szelepek alkalmazásával jelentős energiamegtakarítás érhető el, hiszen azokban a helyiségekben, amelyekbe napközben pl. besüt a nap, akár több órán át is szüneteltethető a fűtés. A szelepek cseréjénél gondosan kell eljárni, hiszen a szelepek kihatnak az egész fűtési rendszer hidraulikájára. A termosztatikus szelepek záródásával lecsökken a szivattyúk által szállított fűtővíz mennyisége, viszont megnő az előremenő és visszatérő ág nyomásának különbsége, ami a szelepeket zajossá teheti. Ezért az előremenő és visszatérő ág közé egy ún. túláram szelep beépítése szükséges, ami a nyomáskülönbség növekedés hatására, azzal arányosan visszakeveri az előremenő fűtővizet a visszatérő ágba. Ezzel a szelepek zajossá válása megelőzhető ugyan, de a módszer hátránya, hogy ugyanakkora szivattyúzási energiát használunk fel, mintha maximális teljesítményen üzemelne a rendszer. Ha a termosztatikus szelepekkel párhuzamosan a rendszerbe olyan szivattyút építünk be, aminek a fordulatszáma szabályozható, jelentős mennyiségű szivattyúzásra fordított elektromos energia takarítható meg.

A harmadik fő cél, hogy a körülmények megváltozására (pl. besüt a nap vagy éppen beborul az ég, esetleg több ember bemegy a helyiségbe) gyorsan tudjunk reagálni. A régi tagos radiátorok nagy vízterűek, azaz nagy a hőtehetetlenségük. A nagy hőtehetetlenség a gyors reagálást nem teszi lehetővé, hiszen ha egy adott pillanatban elzárom a radiátort, a nagy tömegű víz csak lassan hűl le a szoba hőmérsékletére, és amíg lehűl, addig is fűti a szobát. Persze a teljesítménye valamelyest csökken, mert megszűnik a fűtővíz utánpótlás, de a tényleges hatás csak késleltetve jelentkezik. A nagy hőtehetetlenségű radiátorok tehát a termosztatikus szelepekkel történő energiamegtakarítás ellen dolgoznak. Ha a korszerűsítendő rendszer ilyenekkel üzemel, mindenképpen indokolt a cseréjük. Ugyancsak a gyors reagálást segíti, ha a radiátorszelepen lévő termosztatikus fej folyadéktöltésű, de még jobb, ha gőztöltésű, így csökkenthető hőmérsékletváltozás bekövetkezése és a beavatkozás között eltelt időintervallum.


A gázkazánnal történő használati melegvíz termelés megvalósítható indirekt (beépített hőcserélővel rendelkező) tároló segítségével, valamint a tárolóval párhuzamosan szerelt hőcserélő segítségével. Az indirekt tárolós rendszer előnye a viszonylag kompakt kivitel, és az egyszerű rendszerbeintegrálhatóság (beépítéshez minimális kiépítésben csak egy váltószelepre van szükség). Hátránya viszont, hogy a tárolóba épített hőcserélő viszonylag kis felülettel rendelkezik, valamint a primer és szekunder oldali hőátadási tényező is viszonylag alacsony, a kis áramlási sebességek miatt. A HMV előállítás ezzel a megoldással mindenképpen magas hőmérsékletű fűtővizet igényel, de sok esetben még így sem lehet a kazán maximális teljesítményét melegvíz előállításra felhasználni, mert a hőcserélő csak kisebb teljesítmény átadására ad lehetőséget. Hagyományos kazán mellett a fenti előnyök miatt ésszerű választás lehet, de kondenzációs kazán mellé (a magas fűtővíz hőmérséklet miatt bekövetkező hatásfokcsökkenés miatt) nem célszerű alkalmazni. Amennyiben kondenzációs kazánt szeretnénk beépíteni, célszerű a tárolóval párhuzamosan kapcsolt hőcserélő alkalmazása. Ennek a megoldásnak előnye, hogy a hőcserélő úgy méretezhető, hogy alacsonyabb fűtővíz hőmérséklet mellett is a kazán teljes teljesítménye felhasználható HMV előállításra, így a kondenzációs kazán megfelelő hatásfokkal tud üzemelni a HMV előállítása alatt is. További előny, hogy kisebb tároló alkalmazásával is biztosítható ugyanaz a HMV mennyiség. A kisebb tároló alkalmazása, kisebb tárolási veszteséget okoz. A megoldás hátránya a valamivel nagyobb bekerülési költség, és a nagyobb helyigény.

Vincze Gábor
VGL 79 Kft.