Nem luxus: kondenzációs kazán és napkollektor

• 
• 

Részletek

2008. szeptember 01. hétfő, 00:00

 

A mitológiai Prometheus nagy hõstettet vitt véghez, mikor ellopta a tüzet az istenektõl: hozzájutatta az emberiséget az éltetõ hõenergiához. Abban a korban azonban még nem volt kérdés az energiafelhasználás mennyisége és a károsanyagkibocsátás.

A hősünk cselekedete óta eltelt egynéhány ezer évben az ember veszélybe sodorta a Föld létét. A gazdasági fejlődés előrehaladásával az emberiség energiaigénye egyre nagyobb mértéket ölt. Ez az energiaéhség legfőképpen a hőenergia- igényként jelenik meg (fűtés, meleg víz).

A hőenergia előállításához valamilyen éghető anyagot (fosszillis energiahordozót, pl. szén, olaj, földgáz) tüzelünk el. A tüzeléshez biztosítani kell a megfelelő mennyiségű tüzelőanyagot és az égést tápláló levegőt. Az égés végterméke a felszabaduló hőmennyiség és a keletkezett égéstermék, melyet a Föld szűk légkörébe engedünk ki. Ezzel növeljük légkörünk szennyezettségét és növeljük az üvegházhatást.

Mindezért olyan műszaki megoldásokat szükséges keresni és alkalmazni a készülékekben, amelyek maximálisan biztosítják a környezet védelmét a termék előállítása, beépítése és működtetése során, hogy mindezen felelősség ne terhelje a felhasználó napi életét, könnyen teljesíthesse a fent vázolt gondolatokat, elvárásokat. A gázkészülékek fejlesztésénél legfontosabb szempont a környezetkímélő és alacsony energiafelhasználású működtetés biztosítása. Cél a lehető legmagasabb üzemi hatásfok elérése, mert ezzel garantálható az optimális tüzelőanyagfelhasználás. A gáztüzelés nagy előnye – szemben más tüzelőanyagokkal –, hogy biztonságos, jól szabályozható és kedvező égéstermék-összetételének köszönhetően kedvező károsanyag-kibocsátást biztosít. Ám egyre drágább, és itt következik a kérdés…

Mit tegyünk, ha csökkenteni szeretnénk gázszámlánkat?

Jelenleg a legegyszerűbb megoldás a kondenzációs technológia alkalmazása. A kazán korszerűsítése, cseréje minimális beavatkozást jelent meglévő fűtés- és melegvíz-rendszerünkön. A kondenzációs gázkazánok vételárai már mindenki számára elérhetővé teszik a beszerzését.

Mitől kondenzációs a gázkazán? Ismerjük meg működési elvüket! Milyen technikai megoldások teszik lehetővé a takarékos, kondenzációs üzemet?

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O + hőenergia

A tüzelőanyag elégetéséhez nagy mennyiségű levegő szükséges. Az égés során hőenergia szabadul fel, és széndioxid és vízgőz keletkezik. A víz korróziós hatása miatt a hagyományos gázkazánoknál a távozó égéstermék hőmérséklete magas, 130–180 °C. Ez jelentős energiaveszteséget okoz a működés során. A kondenzációs gázkészülék speciális hőcserélőjének köszönhetően az égéstermék maximálisan visszahűthető, így sokkal nagyobb mértékben hasznosítható a felszabaduló hőenergia (1. ábra).

A kondenzáció mértéke függ az égéstermék visszahűtésének mértékétől és az égéstermék összetételétől. Ezért fontos, hogy a kazán hőcserélője nagyon jó hőtechnikai paraméterekkel rendelkezzen, jó legyen a hővezetési képessége (2. ábra). Az égőszerkezetnek biztosítania kell a tökéletes gáz-levegő keverést a magas hatásfokú égéshez és a kedvező károsanyag-kibocsátáshoz. Erre a legalkalmasabbak a teljes előkeveréses, fordulatszám-szabályozott ventilátorral szerelt gázégők. Ezek biztosítják a teljesítményszabályozás során a magas harmatponti hőmérsékletet. Az égéstermék visszahűtéséhez megfelelő fűtési rendszerhőmérséklet szükséges. Köztudott, hogy erre a padlófűtés a legmegfelelőbb. Azért ne dobjuk ki a meglévő radiátoros fűtést, vagy ha új kivitelezésnél radiátor mellett dönt a megrendelő, akkor egy kicsit számoljunk. Bevett gyakorlat a radiátor méretének túldimenzionálása, mivel alacsony hőmérsékleten akarjuk üzemeltetni a kondenzációs üzem miatt. Ki fizeti meg azonban a 3. ábrán látható alsó radiátor többletköltségét? A megrendelőnk. Próbáljunk meg spórolni a pénzével ésszerűen. Ha nagyobb hőfoklépcsőre méretezzük a radiátort, akkor a középhőmérséklete magasabb lesz, tehát nagyobb teljesítményt ad le, így kisebb felület is elegendő. A kisebb radiátor jóval olcsóbb. Az alaphőegyenlet:

P = m × c × Δt

Nagyobb hőfoklépcső esetén kisebb tömegáram is elegendő. A 3. ábrán látható, hogy a felső radiátor mennyivel gazdaságosabb.

A kisebb tömegáram biztosításhoz lényegesen alacsonyabb szivattyúzási villamos teljesítmény társul. Tehát nem csak tüzelőanyagot, hanem jelentős villanyáramot is megtakaríthatunk egy korszerű kondenzációs gázkazán alkalmazásával, amely fordulatszám-szabályozott keringtetőszivattyúval ellátott. Hangsúlyozom, mielőtt kondenzációs gázkazánt választunk, nézzük meg, milyen szerkezeti elemei vannak és milyen a szabályozástechnikája.

Alternatívák márpedig vannak!

Vitathatatlan, hogy a kondenzációs kazánt jól kiegészítő napenergia-hasznosítás nem társul égéstermék-kibocsátással, de kivitelezése jelenleg még komoly anyagi kérdés. Keressünk rá ésszerű megoldást!

Magyarország földrajzi helyzetének, időjárási viszonyainak köszönhetően igen magas a napsütéses órák száma és kedvező a besugárzási teljesítmény (1000–1200 kW/h/m/év). A megfelelő berendezésekkel ez az energiamennyiség felhasználható használati meleg víz előállítására és esetleg fűtésrásegítésre. Vizsgáljuk meg, milyen megoldások állnak jelenleg rendelkezésre a napenergia közvetlen hasznosítására! A kérdés nem olyan egyszerű, hogy: „miért nem elég a fekete hordó a tetőn?”

• Lehetséges a napfény fotovillamos hasznosítása napelemek segítségével. Ezzel a technikával villamos áramot állítunk elő. Jó megoldás olyan területeken, ahol kisebb villamos teljesítményre van szükségünk, és csak magas költséggel tudjuk a létesítményünket bekötni a villamos hálózatba.

• A napenergia hőenergiává alakítása napkollektor segítségével. Megfelelő kialakítású, méretű és elhelyezésű napkollektorpanel segítségével direkt vagy közvetett módon melegítjük fel használati meleg vizünket, vagy tudunk a fűtésbe besegíteni. Ez a módszer már kedvezőbb beruházási költségű orvosság energiaproblémánkra. A napkollektorokat elhelyezhetjük az épületünk tetején vagy akár talajszinten is. Arra kell ügyelni, hogy a nap sugárzása megfelelő szögben érje a panelünket, és ne legyen árnyékolva, mert ellenkező esetben rontjuk a kollektor hatásfokát, energiahasznosító képességét.

A napkollektoroknak széles skálája áll már rendelkezésünkre, egyre nagyobb hatásfokú működést biztosítva. Két kialakításuk terjedt el a legjobban: a síkkollektorok és a vákumcsöves kollektorok. Mind a két megoldásnak vannak előnyei és hátrányai. Kiválasztásuknál figyelembe kell vennünk a helyszínt, ahova szereljük, és hogy mire akarjuk használni, valamint hogy mennyi a ráfordítható pénzügyi keret. Ami a legfontosabb: mindig vizsgáljuk meg az adott kollektor műszaki adatait (milyen a szelektív bevonat, az üveg minősége, időjárásállósága, reflexiós, azaz visszaverődési tulajdonsága). A hő hasznosítása történhet hagyományos túlnyomásos hidraulikai rendszerekben vagy nyitott, úgynevezett viszszafolyásos „drain-back” rendszerben.

A túlnyomásos rendszer részei: napkollektor, HMV- és/vagy puffertartály, hidraulikai egység, biztonsági szerelvények, szabályozó automatika. Telepítésénél számos dologra figyelni kell.

A folyadéknak kellően fagyásbiztosnak és abszolút légbuborékmentesnek kell lennie. Biztosítanunk kell megfelelő tágulási tartályt és biztonsági szelepet is.

A drain-back-rendszer napkollektorból, HMV- és/vagy puffertartályból, töltő- keringtető szivattyúból és készenléti drain-back tartályból épül fel. Működése lényegesen egyszerűbb a zárt rendszernél. Nincs szükség zárt tágulási tartályra, biztonsági szelepre és forrás/ fagyásvédelemre. Azzal, hogy nem kell erős fagyálló koncentrációt alkalmazni, javul a víz hőfelvevő képessége (hőkapacitás). A rendszer önműködően légtelenedik a készenléti tartályban. A keringtetőszivattyú elektromosáramigénye is lényegesen alacsonyabb, mint a hagyományos szivattyúkkal szerelt, túlnyomásos rendszerek esetében. Az egyszerűbb szerkezeti kialakítás helytakarékosabb is, így lehetővé teszi a beintegrálását akár kondenzációs gázkazánegységbe is. A szabályozása összhangban működik a gázkazán szabályozásával. A kompakt, helytakarékos kialakításnak köszönhetően a berendezés és a telepítés költsége is alacsonyabb szinten tartható, így lehetővé válik bárki számára – alacsonyabb jövedelem mellett is – a korszerű energiaés környezettudatos fűtés és melegvízelőállítás megvalósítása.

(Ábrák forrása:Termomax)