e-gépész online szaklap

Megújuló Energiák Labor a PTE Pollack Mihály Műszaki Karon

2009. december 16. | Baumann Mihály okl. épületgépész-mérnök | |  0 |

Az MTA Pécsi Akadémiai Bizottsága Gépészeti és Épületgépészeti Munkabizottsága 2009. október 19-i kari ülése adott méltó alkalmat arra, hogy a REHAU Kft. és a Műszaki Kar vezetése jelenlétében ünnepélyesen felavassuk azt az új laboregységet, amely a „Megújuló Energiák Labor” elnevezést kapta. A cikkben ennek a labornak a jelenleg elkészült állapotát és terveinket szeretném bemutatni.

A labor célja, hogy a diákjaink számára elérhető közelségbe hozzuk a megújuló energiák hasznosítására szolgáló berendezéseket, azokat működésük közben ismerhessék meg. Természetesen egy ilyen labor lehetőséget nyújt különböző mérések elvégzésére is, reméljük, a közeljövőben számos diplomamunka hátteréül szolgálnak az ide telepített berendezések.

A labor bemutatását célszerű egy kapcsolási rajzon keresztül megtenni. Az 1. ábra a jelenleg kiépített rendszert mutatja be.


1. ábra A Megújuló Energiák Labor berendezéseinek kapcsolási vázlata

A rendszer lelke a REHAU GEO 5 CC típusú sólé/víz hőszivattyú, amely mind fűtési, mind hűtési célokat szolgál. A labor céljaira a legkisebb teljesítményű egységet választottuk, fűtőteljesítménye S 0 °C-on/V 35 °C-on 5,4 kW, ilyenkor az elektromos teljesítményfelvétele 1,33 kW, hűtőteljesítménye S 15 °C-on/V 18 °C-on 6,45 kW, elektromos teljesítményfelvétele 0,96 kW.

Mivel kísérleti laborról van szó, ezért már hőforrás-oldalon is többféle lehetőséget építettünk ki. A hőszivattyú működhet két különböző talajszondáról vagy a talajkollektorról is.

A RAUGEO PE 100 típusú talajszondák 80 m mélységűek, de különböző kialakításúak. Az egyik szonda 2-csöves, a másik 4-csöves kialakítású, a szondák közül egy is elegendő a berendezés működéséhez, tehát lehetőség van a szondák kialakítása miatti különbségekből fakadó sajátosságok vizsgálatára. A szondáktól érkező fagyálló közeg hőmérsékletét nem csupán a hőszivattyúnál lehet mérni, hanem egy speciális megoldással szeretnénk elérni, hogy a szondán belül, a mélység függvényében is lehessen hőmérsékletmérést folytatni. Ez kikapcsolt üzemben végezhető el. A fej úgy van kialakítva, hogy egy gömbcsapon keresztül lehetőség legyen egy érzékelő leengedésére.
A talajszondák építésében a HIDRO-GEODRILLING Kft. volt segítségünkre (2. ábra).


2. ábra Talajszondák fúrása

A talajszondák mellett kiépült egy 100 m2 felületű talajkollektor. Az 1,8 m fektetési mélységbe elhelyezett 32x2,9 mm PE csőből álló kollektorral a felszínközeli energiaforrás viselkedése tanulmányozható.

A talajkollektor nem csupán a hőszivattyúhoz kapcsolható, hanem a hamarosan beüzemelésre kerülő Helios KWL 250 hővisszanyerős lakásszellőző egység friss levegőjének előtemperálására is szolgálhat egy kaloriferen keresztül.

A beruházás során épült egy levegős üzemű talajkollektor is, ami ugyan nem kapcsolódik a hőszivattyúhoz, de ugyancsak a megújuló energia egyszerű hasznosítására példa. Ez az AWADUKT típusú talajkollektor is a lakásszellőző rendszerrel együtt üzemeltethető, a friss levegő előtemperálásának egy másik lehetőségét nyújtja. Lehetőségünk lesz a kétféle megoldás mérésekkel való összehasonlítására.

A hőszivattyú többféle energiaforrásról üzemelhet, elzáró szerelvények szolgálnak az adott forrás kiválasztására. A csatlakozás után beépített 1 jelű váltószelep hűtés üzemmódban azt a lehetőséget kínálja, hogy amennyiben az érkező közeg hőmérséklete elegendően alacsony, akkor a hőszivattyú elé kapcsolt hőcserélővel passzív hűtést lehessen megvalósítani. Mivel a hőszivattyú rendelkezik mind a primer, mind a szekunder oldal keringetésére szolgáló szivattyúval, ezért a primer víz ilyenkor is átáramlik a berendezésen, de aktív hűtésre nem kerül sor.

A hőszivattyú szekunder oldalon egy fűtési és egy hűtési puffertárolót lát el felváltva.
A két tároló közti váltást szekunder oldalon a 3 és 4 jelű váltószelepek végzik.

Az 1000 liter térfogatú fűtési puffertároló középen osztott. A teljes tartály használható HMV-készítéshez, az alsó rész pedig fűtési célokra használható. A felső tartályrész szükséges hőmérsékletét ezért a HMV-készítés határozza meg, az alsó részét pedig a kapcsolódó fűtési rendszerhez lehet illeszteni. A HMV-készítés előnykapcsolású, az alsó és felső tartályrészek feltöltését az 5 jelű váltószeleppel lehet váltani.

A tartályt napkollektorok is fűtik. Az ősz folyamán az volt a tapasztalatunk, hogy napsütéses időszakban a 2 db REHAU SOLECT WK tálcás kollektor teljesítménye elegendő rákapcsolt felületfűtés napközbeni működtetésére, nem szükséges a hőszivattyú fűtés üzemmódú használata. A körbe épített hőmennyiségmérő lehetővé teszi a napkollektorokkal megtermelt energiamennyiség mérését.


3. ábra A hőszivattyú és a fűtési puffertároló

A rendszerre fogyasztóként felületfűtést/-hűtést kapcsoltunk. Mivel szeretnénk, ha ezzel a technológiával is minél többen megbarátkoznának, ezért a laborszárnyunk folyosóján egy 10 m hosszúságú szakaszon egy olyan „alagutat” alakítottunk ki, amelyen keresztül közlekedni lehet, oldalfalait és mennyezetét REHAU száraz rendszerű felületfűtés-elemekkel burkoltuk. Az alagútban 5 m-es szakasz folyamatosan fűtés, míg a másik 5 m-es szakasz folyamatosan hűtés üzemmódban üzemel, hogy az ezen keresztülhaladók szó szerint a „saját bőrükön érezzék” ezeknek a hatását. Mivel ez a folyosó vezet a kari könyvtár felé, ezért sokan használják. A tájékoztatás érdekében a fontosabb információkat plakátokon fel is tüntettük.


4. ábra A felületfűtő/-hűtő rendszer szemléltetésére szolgáló folyosó

A felületfűtések/-hűtések üzemeltetésénél mindkét rendszernél szabályozott hőmérsékletű víz felhasználására van lehetőség, hogy a rendszer teljesítményét lehessen illeszteni a labor igényeihez.

A fűtési puffertároló további érdekes eleme az arra felszerelt frissvíz-állomás. Ennek lényege az, hogy más megoldásokkal ellentétben ennél a tárolónál nem a HMV tárolása történik. Ez azért fontos, mert a HMV-tárolásnak veszélye, ha hosszabb ideig nincs felhasználás, vagy a rendszernek pangó részei vannak, akkor ott elszaporodhatnak a baktériumok. Ebből a szempontból a legionella baktériumok lehetnek veszélyesek. Ezek a meleg vízben gyorsan elszaporodva veszélyt jelenthetnek a felhasználók számára.

A frissvíz-állomás használatakor a puffertároló zárt rendszer, a víztere a fűtési rendszer vízterével egyezik meg, tehát nem ezt a vizet használom fel HMV-ként. A HMV előállítására szolgáló REHAU frissvíz-állomás egy lemezes hőcserélő segítségével állítja elő a HMV-t. A szekunder oldali áramlásérzékelő kapcsolja a primer oldali szivattyút, és addig bekapcsolva tartja, amíg a fogyasztás fennáll. A szekunder oldali kilépő vízhőmérséklet határolása a primer oldalon beépített termosztáttal történik.

5. ábra Frissvíz állomás

A megoldás előnye, hogy a HMV előállítása átfolyós üzemben, akkor történik, amikor fogyasztanak. Minimális mennyiségű az a víz, amit meleg vízként a rendszerben tárolunk, ezért ennél a megoldásnál a legionella-problémával gyakorlatilag nem kell számolni. A hőcserélő és a puffertároló közel ugyanazt a fogyasztási kényelmet szolgáltatja, mint a hagyományos HMV-tároló, vagyis nem jelent gondot, ha egy időben több fogyasztó is működik a rendszerről, és kb. 500 liter tárolótérfogattal számolhatok.

A teljes rendszer szabályozását a hőszivattyú tartozékát képező szabályozó végzi. A rövid idő alatt szerzett tapasztalatunk az, hogy alapvetően valamennyi feladatot megfelelően ellátja, csupán két olyan problémát fedeztünk fel, amelyet más módon kellett megoldani. Ezek a problémák viszont annak köszönhetőek, hogy a laborba telepített rendszerrel kapcsolatosan olyan elvárásaink vannak, amely a gyakorlatban nem fordul elő.
Az egyik probléma az, hogy folyamatosan működtetjük a rendszerről a fűtési célt szolgáló felületfűtést és a hűtésre szolgáló felülethűtést is. Ezért hol „téli”, hol „nyári” üzemmódot használunk. Normál működés esetén az ezek közti váltás automatikusan, a külső hőmérséklet alapján történik meg. A mi esetünkben ezt egy kapcsolóórával helyettesítettük, így a laborunkban néhány óránként történik ez az átváltás, a köztes időszakot a puffertárolók hidalják át. Nálunk tehát naponta többször van „tél és nyár”.

A másik probléma is ezzel függ össze. A szabályozó vagy fűtési, vagy hűtési célú víz szabályozását tudja elvégezni, mindkettőt egy időben nem. A mi esetünkben a hűtési víz szabályozását ezért egy külön szabályozó végzi.

Összefoglalás

Remélem, az előzőekben sikerült ismertetnem a rendszert, és kiderül, hogy egy sok lehetőséget rejtő, összetett rendszert sikerül az oktatás céljaira kiépítenünk.

Ennél a rendszernél szeretnénk nem csak az oktatás, a diákok céljait szolgálni, hanem a nagy anyagi áldozatot hozó REHAU Kft. számára is nyitott a laborunk, hogy partnereinek itt bemutatókat, oktatást szervezzen. Ugyancsak nyitott a laborunk a szakmai nagyközönség számára is, előzetes bejelentkezés esetén szívesen bemutatjuk az érdeklődőknek a rendszerünket, beszámolunk tapasztalatainkról.

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Facebook-hozzászólásmodul