Hazánkban a földgáz használatának közismerten óriási elterjedtsége van. A hazai vásárlóerő összetétele miatt tipikusan a fali vízmelegítők, kazánok, illetve kombi készülékek olcsóbb típusai kerülnek alkalmazásra, amelyeknek modulációs tartománya általában szűkebb, s amelyeknek vezérlési, szabályozási rendszere elmarad a drágább típusokétól. Mivel a tervezői, szakértői munka során a biztonságra, illetve a megfelelő kapacitásra törekszünk, nem számolunk azzal, hogy az idő döntő hányadában olyan üzemállapotok alakulnak ki, amelyek energiahatékonysága durván eltér a berendezések névleges értékeitől.
A cikk a Magyar Épületgépészet 2014/3. számában jelent meg, melynek tartalomjegyzéke itt letölthető.
Cikkünkben az elmúlt években szerzett általánosítható mérési tapasztalatokról számolunk be, amelyek során égéstermék-elvezető rendszerek okozta nem várt mértékű energiaveszteséget tapasztalatunk. A szövegben az égéstermék-elvezető rendszer megjelölésére a kémény szót is fogjuk alkalmazni egyrészt közismert elterjedtsége, frappáns rövidsége miatt, másrészt a szóismétlések csökkentésére.
Az égéstermék-elvezetők okozta energiaveszteségek okai
Az égéstermék-elvezető rendszerek alapvetően két formában okoznak energiaveszteséget:
1. A gázkészülék égőjének üzeme során
2. A gázkészülék üzemszünetében
Az első esetben 3 fő okot találhatunk:
1. A külső időjárási hatások miatt létrejött rövid idejű torlódás, vagy visszaáramlás lecsökkenti a légfelesleget, s ezzel az égési hatásfok romlásához vezet. Ezzel kapcsolatban ki kell emelni, hogy a légfelesleg-tényező túl alacsony volta és az égési hatásfok romlása együtt koromképződésben is kifejeződhet. Amennyiben a kazán hőátadó felülete kormosodik, az további jelentős veszteségeket jelenthet.
2. A huzat szükségesnél magasabb értékei esetén (szintén a külső környezet hatására) a tüzelőberendezésben konstrukciótól függően kissé növekszik a légfelesleg, s ezzel szintén változik az égési hatásfok, valamint növekszik az úgynevezett kéményveszteség, hiszen a távozó meleg gázok mennyisége megnő.
3. Huzatmegszakítós berendezéseknél a huzat növekedésekor megnő az épületbelsőből vett hígító levegő mennyisége. Ha a készülék (mint hazánkban többségében) fűtött helyiségen belül üzemel, ez a fűtési idényben a kémény által elszállított felesleges meleg levegő kiszellőztetését jelenti.
Fűtési idényben, a gázkészülékek égőjének szünetében a kémény szintén okoz veszteségeket az alábbi okokból:
1. Huzathatása miatt a nyitott égésterű készülékeknél meleg helyiséglevegőt szállít a szabadba.
Nyitott égésterű készülék levegő- és égéstermék-áramai
2. Zárt égésterű készülékeknél ez a huzathatás a készüléken folyamatos átáramlást okoz, ami az égési levegő vezeték felületét és a készülékbelsőt hűti. Elválasztott rendszereknél emiatt folyamatos kondenzáció alakulhat ki az égési levegő vezeték külső felületén, még rövid csőszakaszon is. Több esetben tapasztaltuk, hogy 1..1,5 m hosszú, NÁ 80 méretű, PPS anyagú égési levegő csatornában olyan mértékű kondenzáció jött létre emiatt, hogy folyamatos volt a csepegés, tavacska alakult ki a gázkészülék fedlapján, amiből patakok indultak a készülék oldalán. Több tapasztalat mutatta azt is, hogy az akár –15 °C-kal induló égési levegő olyan mértékben áthűtötte üzemszünetben a készülékbelsőt, hogy az égéstéren belül az égő indulásakor akkora kondenzátum mennyiség keletkezett az égéstermékből, hogy a ventilátor a kondenzátummal a nyomáskapcsoló tömlőjét megtöltötte. A hibás nyomásmérés miatt ezzel a készülékvezérlés ellehetetlenült. Koaxiális rendszereknél ez a jelenség kevésbé jellemző, de több készülékes esetben a nem működő készülékeknél szintén megjelenhet.
Zárt égésterű, szétválasztott rendszerű készülék levegő- és égéstermék-áramai
3. Mindkét készüléktípus esetében a hideg levegő átáramlását okozza a készülék hőcserélőjén, ami a fűtővizet hűti. Extrém esetben, zárt égésterű vízmelegítőknél, elválasztott rendszernél akár el is fagyhatna a melegvíz vezeték, hiszen átfolyás nélkül, nagy hidegben a kémény által szállított levegő fagypont alá is leviheti a készüléktest hőmérsékletét. Fűtő-, vagy kombi készüléknél gyakori eset, hogy egyszerű helyiségtermosztátot alkalmaznak a komforthőmérséklet biztosítására, míg az égő a visszatérő hőmérséklet, és a legtöbbször nem ismert belső beállítások alapján működik. Ha átmeneti időjárásban részterheléssel működik a rendszer, sokszor működő keringető szivattyú mellett is kikapcsol az égő, mert a legkisebb modulációs teljesítménnyel is átlépjük a visszatérő határhőmérsékletét. Ilyen esetben a kémény nem egyszerűen helyiséglevegőt szállít, hanem a fűtési rendszert direkt módon visszahűti. Ez a jelenség kimondottan jellemző lehet, ha egy korábbi termofor kéményt zárt égésterű, elválasztott, gyűjtő rendszerben váltanak ki, és a lakók egy része központi fűtésre tér át. Egy-egy lakás átlagos hőigénye 1 – 3 kW, míg a készülék 7– 8 kW-ig modulál, így a beállított visszatérő határhőmérséklet átlépése igen gyakori.
A veszteségek mértéke
A kémények túlméretezettségének hatása
2012-ben, a Dunaújvárosi Főiskola Műszaki Intézetével közösen végzett mérés során, amelyben egy áramlásmódosító toldat hatásait vizsgáltuk, több rendszeren mértük a valós energiahatékonyságot. A mérések azt mutatták, hogy a kémény túlméretezettsége akár 10% többletfelhasználást is előidézhet (például szeles időjáráskor). A valós többletfelhasználás éves átlagban 5% körüli az ország teljes hasonló állományára nézve. Ez éves szinten hazánkban 10 Mrd Ft nagyságrendű kárt okoz.
A vizsgálatban elvégeztük a jelenség modellezését is, és a számítások jól alátámasztották a mért értékeket.
Az égő üzemszünetében létrejött hűtőáramlás hatása
Az elmúlt években több 3 és 5 szintes gyűjtőkémény pályázatos, illetve önerős kiváltása során elemeztünk és mértünk különböző rendszereket (elválasztott zárt égésterűre kiváltás, egyedi gravitációs kéményekre való áttérés). Azt tapasztaltuk, hogy kikapcsolt égő esetében 1…2 m/s áramlási sebességek maradnak stabilan mérhetők az összekötő elemekben. A fogyasztások mérése alapján az adódott, hogy 3 – 8% veszteséggel kell számolnunk ebből adódóan.
Éves átlagos esetben ez az előző ponthoz hozzáadandó további 4 – 5%-ot jelent, tehát további 10 Mrd Ft veszteséget.
Mit tehetünk annak érdekében, hogy ennek a veszteségnek egy részét megtakaríthassuk?
Javaslatok
A kémények túlméretezettségével kapcsolatban a szabvány által megkövetelt biztonság nem engedi meg, hogy jelentősen beavatkozzunk. Gravitációs, huzatmegszakítós rendszerek esetében ráadásul a 11/2013 számú NGM rendelet a szabványok előírásait is felülírja a biztonsági követelménnyel, hiszen 2-nél kisebb értékű légellátási tényező alkalmazását nem engedi meg a számítás során. A tervezők ezáltal még az önálló kazánházban létesített huzatmegszakítós kazánokat is kisebb kedvvel tervezik, hiszen előre borítékolható, hogy 5 – 10% felesleges üzemköltség-növekedést kell tervezni a biztonság érdekében. A termikus okokból kialakuló túlméretezettség tehát elkerülhetetlen. A szél hatása azonban – amely a gazdasági kár feléért felelős – megtérülően kezelhető a piacon kapható áramlástechnikai módosító toldatok egy részével.
Amennyiben zárt égésterű rendszereket tervezünk, a biztonsági tényezők is kisebbek, és a ventilátorok is lehetővé teszik, hogy az üzembe helyezés során fojtótárcsákkal, illetve egyéb, a gyártó által előírt módon a megfelelő légfelesleget állítsuk be, amely az időjárási hatások miatt kisebb arányú eltéréseket okoz. Rövid kéményeknél, oldalfali kivezetéseknél a koncentrikus rendszerek nagyon előnyösek és gazdaságosak, de hosszabb nyomvonal (kb. 3-4 m felett!!) esetében a jégdugó keletkezésének veszélye és a karbantarthatóság egyértelműen az elválasztott rendszereket helyezik előtérbe.
Elválasztott rendszereknél azonban, az építési jogszabályok miatt („az égésterméket minden lehetséges esetben a tető fölé kell vezetni”) csakúgy, mint a nyitott rendszereknél, biztosan számíthatunk az égő üzemszüneteiben fellépő veszteségekre. Ezek égéstermék-csappantyúkkal kerülhetők el. A gravitációs rendszerekhez a jól bevált termikus csappantyúkat javasoljuk, míg zárt égésterű rendszernél előnyös azoknak a készüléktípusoknak az előtérbe helyezése, amelyek a készülékgyártó által együtt szállított „égéstermék-visszacsapóval” rendelkeznek.
Mivel a hazai vásárlóerő sokszor nem teszi lehetővé a legigényesebb készülékek beszerzését, azt javasoljuk, hogy a piacon már jelenlévő kéményrendszerhez tanúsított, gyors működésű égéstermék-csappantyúkat alkalmazzuk.
Ezek a szerkezetek még magas áruk ellenére is hamar megtérülnek, továbbá segítenek számos üzemeltetési probléma és bosszantó jelenség elkerülésében.
REV-T égéstermék csappantyú
Keszthelyi István okl. áramlástechnikai gépészmérnök
Szóljon hozzá
A hozzászóláshoz be kell jelentkezni.