Budapest hőszivattyúkkal is fűthető lenne!

2011-05-11 A Duna menti városoknak kiemelkedő hidrológiai adottságaik vannak. E környezeti erőforrás hőszivattyús hasznosítása a Duna melletti városok (Duna menti országok és fővárosaik: Bécs, Pozsony, Budapest, Belgrád) levegőjét és környezetét élhetőbbé, egészségesebbé teheti.

„A természettudomány azt írja le, hogy mi van.
A technika azt is megcsinálja, ami még nincs.”
Kármán Tódor (1881–1963)

A megújuló energiaforrások használata az épületgépészet területén egyre nagyobb szerepet kap például a
■ meglévő épületeknél (növelt hőmérsékletű hőszivattyúk alkalmazása);
■ új bérlakásoknál (épületeknél) a rezsiköltség radikális csökkentése miatt;
■ mélyszegénység leküzdésére (hőszivattyús épület, csoport és távfűtés);
■ passzívházak terjedése;
■ CO2 semleges épületek (EU-direktíva);
■ az aktívházak (fejlődési irány);
■ a hőkomfort-igény magyarországi fejlődése;
■ a nyári villamos-energiacsúcs (már nagyobb, mint a téli csúcs); és
■ a Japán természeti és nukleáris katasztrófa és hatása a földgázárváltozásra.

A különböző fűtési megoldások között a villamos hőszivattyús fűtés kiemelkedő minőségi előnyei: nincs helyi károsanyag-kibocsátása, megújuló energiát hasznosít, és használata az energiahatékonyság növekedését jelenti (1. ábra). Hozzájárul az Európai Unió Megújuló Energia Stratégiájának alátámasztásához és a Kormány által elfogadott Magyarország Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terve (MEHCsT) teljesítéséhez.

1. ábra. Energiahatékonyság-növelés hőszivattyús rendszerrel
Handbauer Magdolna grafikus alkotása
(az ajánlott irodalom [1] könyvborító hátoldali ábrája)

Az EU RES megújuló energia direktíva végrehajtása a tagországokban 2013-tól kötelező. Részlet a direktívából:
2. cikkely (megújuló forrásokból előállított energia)
Fogalommeghatározások
■ „légtermikus energia”: hő formájában a környezeti levegőben tárolt energia;
■ „geotermikus energia”: a szilárd talaj felszíne alatt hő formájában található energia;
■ „hidrotermikus energia”: a felszíni vizekben hő formájában tárolt energia.

Jó lenne, ha a földgáz vegyiparunkban növekvően felhasználásra kerülne, és ez az ágazat jelentős hozzáadott értéket is tudna adni, mert a 82%-os importot jelentő földgáz nemzetgazdaságilag túl értékes primerenergia-hordozó ahhoz, hogy elavult vízmelegítőkben vagy kazánokban 30─65 °C hőmérséklethez hőtermelés céljából eltüzeljük. A kb. három millió darab magyarországi gázkonvektor egészségi szempontból hátrányos hatásáról és az összkomfortos lakások kis számának energiahatékonysági, valamint hőkomfort szempontjából kedvezőtlen tulajdonságairól is beszélni szükséges. Hagyományos hőlépcsőjű (pl. 90/70 °C-os) radiátoros fűtéseknél és elsősorban a gázkonvektoros fűtéseknél is kialakul a helyiségben a hőleadó által gerjesztett légáram, a gyakran allergiás megbetegedést okozó ún. porhenger.

A meglévő épületek hőszigetelésének és tömörségének fokozása már nemcsak a melegvízüzemű sugárzó fűtéseknél (padló-, fal- és mennyezetfűtés) és a fan-coil -nál, hanem a radiátoros központi fűtéseknél is lehetővé teszi a hőszivattyúk gazdaságos alkalmazását, amely mindenekelőtt a méretezési külső hőmérséklethez (─15, ─13 és ─11°C) tartozó, 90°C-nél jóval kisebb fűtési előremenő hőmérsékletből adódik.

Az Európai Unió Duna Régió Stratégiába (EUDRS-ba) javasoljuk a Heller-projektet (hőszivattyú-projektet)

A Duna menti városoknak kiemelkedő hidrológiai adottságaik vannak. E környezeti erőforrás hőszivattyús hasznosítása a Duna melletti városok (Duna menti országok és fővárosaik: Bécs, Pozsony, Budapest, Belgrád) levegőjét és környezetét élhetőbbé, egészségesebbé teheti (2. ábra).

2. ábra. Duna menti országok és fővárosaik (Bécs, Pozsony, Budapest, Belgrád)
Forrás: „Wikipédia”, a szabad enciklopédia

Hazánk számára a nemzetközi együttműködés erősítése 2011 első félévében az EU elnökség miatt különösen fontos feladat. A korszerű vízgazdálkodás mind magasabb szintű technikai megvalósítása, szem előtt tartva az EU 2000-ben elfogadott egységes vízpolitikáját (Víz Keretirányelv), új lehetőségeket teremt a felszíni vizek energetikai hasznosítása területén, illetve a hidrotermikus energia felhasználására.

Magyarország vízkészletének kb. 95%-a külföldi eredetű, déli szomszédjainkat kivéve mindenhonnan folyókon keresztül érkezik a víz. E folyókon (Maros, Kőrös, Kraszna, Szamos, Bodrog, Hernád, Sajó, Zagyva, Ipoly, Duna stb.) érkező vízhozam: 3602 m3/s. A két legnagyobb folyónk a Duna (teljes hossza 2860 km, ebből a magyarországi szakasza 401 km, vízgyűjtő területe 209 000 km2) és a Tisza (teljes hossza 964 km, ebből a magyarországi szakasza 570 km, vízgyűjtő területe 138 400 km2).

Ismeretes, hogy a világ talán legtöbb országát összekötő folyama a Duna. Mellékfolyóival együtt húsz ország területéről gyűjti össze a vizet. Ezért is ajánljuk az Európai Unió Duna Régió Stratégia projektek közé a hőszivattyús rendszerek alkalmazásának elterjesztési feladatát. Célunk: a hőszivattyúipar megteremtésével új munkahelyek létrehozása.

Felszíni vizek energetikai hasznosítása

Alapelv: a felhasználási helyre vizet kell vezetni (kis veszteséggel), és a felhasználási helyen hőszivattyúval hőt kell kivonni belőle (3. ábra).

3. ábra. Elvi vázlat. Távfűtés a Dunával (vagy más felszíni vizekkel) és hulladékhővel
(távfűtés földgáz nélkül)

Fűtés a Duna vizével: a folyóvíz hőjének kinyeréséhez a feltétlenül szükséges és az adott cél elérésére a legalkalmasabb előkészítési (pl. ülepítés, szűrés, lágyítás, gáztalanítás) módszereket alkalmazzuk. A hőszivattyús rendszert úgy célszerű kialakítani, hogy a téli hidegebb időszakokban a vízhőmérsékletet legalább 6,0 °C-on kellene tartani a rendszerbe épített hőcserélőn keresztül bevitt hulladékhővel, esetleg termálvízzel, vagy közvetlenül, a parti szűrésű kutak melegebb vizének felhasználásával. Az elfolyó víz hőmérsékletét 2,0 °C legkisebb hőmérsékletre szükséges leszabályozni. A Duna vízkivételét és visszavezetését a tél leghidegebb időszakában a hálózat megfelelő szakaszolásával meg kell állítani. Az ilyenkor keringetett víz melegítését a hőcserélőben más hőtermelő illetve csúcskazán biztosíthatja (elvi ábra erről nem készült).

Növelt hőmérsékletű hőszivattyúk radiátoros hőleadójú tömb- és távfűtésekhez

A hőszivattyúzásnak a helyi, magyarországi viszonyokra alakítása – elegendő tapasztalat hiányában – még kezdeti állapotban van. A fejlett országok technológiájának hazai másolása önmagában nem biztosítja a hatásos működést. Ennek oka, hogy sajátosan eltérőek például a meteorológiai, hidrológiai, geológiai viszonyaink, lakóépületeink hőszigetelése, fűtése, hűtése és szellőzése. A hazai viszonyokra méretezett rendszerek kifejlesztésével piaci lehetőség nyílik térségünkben határainkon kívül is versenyképes technológiákat kialakítani. Sok épületnél földhőszivattyú alkalmazásakor a hőleadók megváltoztatása és az elosztó csővezeték cseréje is szükséges – pl. radiátor helyett fan-coil – a hőszivattyúval előállított kis fűtővíz-hőmérséklet miatt. Ez pedig jelentős többletköltséget eredményez, ezért ahol hűtésre nincs igény, a hőtermelő cseréje sok esetben elmarad.

A fejlesztéstől az eddigi kedvező tapasztalataink alapján azt remélhetjük, hogy ezzel sikerülhet Magyarországon egy nagyobb hőmérsékletet előállító hőszivattyúcsaládot sorozatban is gyártani. Ez a növelt hőmérsékletű hőszivattyú típuscsalád esetében az elérhető fűtővíz-hőmérséklet 62 °C, és emelt hőmérsékletszintű hőleadók esetén primeroldali keringető szivattyúval számolva a várható SPF = 4,1–4,5 a jelenlegi SPF = 3,0–3,5 átlagos érték helyett. Ezt a technika mai szintjén álló megoldást alapvetően a hőszivattyús körfolyamatban gőzbefecskendezéssel, közbenső előhűtéssel lehet elérni. A körfolyamat teljesítményszabályzását nem termosztatikus szelep, hanem egy kisebb lengésű, elektronikusan vezérelt expanziós szelep és – a teljesítményváltozás miatt – változó áramú munkaközeg kiegyenlítését egy beépített munkaközegtartály biztosítja. A 9 kW-tól 96 kW-ig tízféle teljesítményre és különböző felhasználói igényre (fűtés; fűtés és passzív hűtés; fűtés és előnykapcsolással hmv-készítés; fűtés és aktív hűtés, valamint elsődleges hmv-hőcserélő: angolul „desuperheater”), továbbá a különféle hőhordozókra (víz, levegő, talajvíz, csurgalékvíz) kifejlesztett hőszivattyúcsalád egyik tagjának a beépítés helyén készített fotóját láthatjuk a következő ábrán (4. ábra).

4. ábra. Egy magyar fejlesztésű hőszivattyú prototípusa (2009.)
Fotó: Geowatt Kft.

Ezeknek a korszerű termékeknek és az Új Széchenyi Terv segítségével – amely egy tíz évre előretekintő gazdaságfejlesztési program – kitörési ponttá válhat gazdaságunk egészének a dinamizálására, ill. jelentősen hozzájárulhat építőiparunk beindításához, a kis- és középvállalkozások fellendítéséhez, új munkahelyek létesítéséhez. Csökkenthetjük energiafüggőségünket, és ha idejében fejlesztjük az ehhez szükséges korszerű technikát, új exporttermékek gyártásával térségünkben vezető technológiájú ipari szereplőkké válhatunk. Minden lehetséges és ígéretes különféle megújuló energiahasznosító eszköznél képesek vagyunk arra, hogy el tudjuk kerülni az ún. „import dömpinget”. [Széchenyi István írta: „Tőlünk függ minden, csak akarjunk!”]

Az Európai Bizottság 2010. november 10-én bemutatta új, 2020-ig szóló stratégiáját: „Energia 2020”. Günther Oettinger energiaügyi biztos ekkor a következőket mondta: „Az energiaügyi kihívások mindannyiunk számára hatalmas próbatételt jelentenek. Igaz ugyan, hogy energiarendszerünk új, fenntarthatóbb és biztonságosabb pályára állítása hosszabb időt igényel, az alapvető döntések meghozatala azonban nem halasztható tovább. A hatékony, versenyképes és kevés szén-dioxidot kibocsátó gazdaság megteremtéséhez európaivá kell tennünk energiapolitikánkat, és figyelmünk java részét arra a néhány területre kell összpontosítanunk, ahol a legsürgetőbb a fellépés.”

A folyamatos ütemben emelkedő energiaárak miatt mindenki rákényszerül a takarékosságra. A költségcsökkentés egyik formája olyan technológiák alkalmazása, amelyek közép- és hosszútávon mindenképpen megtérülnek. Országunk kétszeresen is érintett a hőszivattyúk elterjesztése témájában. Világviszonylatban is előnyős geotermikus és hidrológiai adottságunk révén, amelyek birtokában a hőszivattyús rendszerekre való átállás jelentősen javítaná egész gazdasági helyzetünket. Mondhatjuk azt is, hogy nagy lépés volna a fenntarthatóság irányában. Ezért is ajánljuk az Európai Unió Duna Régió Stratégia projektek közé a hőszivattyús rendszerek alkalmazásának elterjesztési feladatát.

Ajánlott irodalom

[1] Komlós Ferenc − Fodor Zoltán − Kapros Zoltán − Dr. Vajda József − Vaszil Lajos: Hőszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára. Magánkiadás: Komlós F., Dunaharaszti, 2009.

[2] Komlós Ferenc – Fodor Zoltán: Elfolyó hidrotermikus energia hasznosítása hőszivattyúval távfűtési rendszerekhez. 2011. 3. szám. Hűtő-, Klíma- és Légtechnikai Épületgépészeti szaklap (70−74 oldal) VÍZ-, GÁZ-, FŰTÉSTECHNIKA ÉPÜLETGÉPÉSZETI SZAKLAP HKL MELLÉKLETE

Forrás: Tervlap.hu