28 Épületgépész VII. évfolyam – 2018. május

SZAKma

Cikkünkben a wellness-szállodák hő-és hűtési igényének, és az azok ki-elégítésére legalkalmasabb hőszi-vattyús hőközpontok tárgyalása utánismertetjük a hőszivattyús rendszerszondatervezését a vonatkozó EU-srendelet alapján. Ezt követően egyesetvizsgálat kapcsán bemutatjuk,hogy egy szálloda wellnessterénekpárátlanítási megoldása milyen mér-tékben befolyásolja a hőszivattyúsrendszer hatékony, üzemzavar men-tes működését. Végül megállapítjuk,hogy a párátlanításnál a lehető le-galacsonyabb, és szakaszos igénytjelentő párátlanító megoldást szük-séges választani, amelyre kizárólaga visszakeveréses, hővisszanyerővelés párátlanító hőszivattyúval szereltpárátlanítók alkalmazása a megfe-lelő.

A wellness mint iparág rohamosanfejlődik. A mai kor társadalmábanegyre inkább előtérbe kerül a minő-ségi élet folytatásnak és az öregedéskésleltetésnek igénye. Ezt bizonyítjaa szépség- és fitneszipar, a reform-

táplálkozás, a spa- és wellnessköz-pontok területén történő fejlődés is.A wellnessközpont, spa gyakorlatilagminden érzékszervet érintő, relaxá-ciót nyújtó, esztétikusan kialakítotthely, ahol maximálisan feltöltődhe-tünk, kikapcsolódhatunk. Ha elmúlt a nyár, akkor sincs okunkpanaszra, hiszen rengeteg wellness-hotel és -komplexum közül válogat-hatunk kedvünkre. Hazánkban a le-hető legjobb színvonalon működneka komolyabb wellnesshotelek szol-gáltatásai. Úszó- és forró vizes me-dencék, hagyományos és infrasza-unák, masszázs, kényeztetés – csaknéhány elem, ami jellemzi a maiwellness-szolgáltatásokat.Az energiaárak növekedésével, va-lamint a környezettudatosság elő-térbe kerülésével mindinkább kérdés,hogy a meglévő, valamint az újonnanlétesülő wellness-szállodák milyenenergiaforrásokra támaszkodva biz-tosítsák ügyfeleik igényeinek kielé-gítését. A megújuló energia-források igénybevétele jelenleg márnemcsak lehetőség, hanem követel-

mény is az új létesítmények létre-hozásakor.A wellness-szállodák hő- és hűtésiigénye meglehetősen magas, hiszena fűtő/aktív hűtő hőközpontnak biz-tosítania kell az egész épület fűté-séből, szellőzéséből, HMV-fogyasz-tásából, a medencevíz hőn tartásábólés a medencetér párátlanításábóladódó hőigényeket. Nyáron a hő-központnak el kell látnia a szállodaiszobák, illetve konferenciaterek hő-terheléséből adódó hűtési felada-tot.Mindezek megoldására jelenleg alegalkalmasabb megoldás a hőszi-vattyús hőközpontok alkalmazása.Abban az esetben, ha nincs rendel-kezésre álló hulladékhő, leggyak-rabban a zárt szondás hőszivattyúshőközpontok kialakítása a lehetségesmegoldás.A hőszivattyús rendszerek tervezé-sének gyakori sajátossága, hogy abelső hőleadó rendszerek és a hő-szivattyús hőközpontok tervezésenem egy tervezőteam kezében össz-pontosul. A hőszivattyús hőközpont

A wellnessterek hőellátása zárt szondás hőszivattyús hőközponttal

1. ábra – Fűtési SCOP-számítás az EU hőmérsékleti adatai alapján

29Épületgépész VII. évfolyam – 2018. május

SZAKma

kg/m3] [°C]

H-x diagram [Légnyomás: 850 mbar]

4010% 20% 30% 40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-10

-150 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [g/kg]

0,95

1,00

1,05

1,10

[kJ/kg]-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4550

55

Fűtés bemenet

Fűtés kimenet

6065

7075

8085

90

95

100[kJ/Kg]

Keverés-1

Keverés-2

2. ábra – A h-x diagram

tervezői megkapják a belső hőleadórendszerek tervezőitől az ellátandómaximális hő- és hűtésiteljesítmény-igényeket.A hőszivattyús hőközpontok tervezőiez alapján kiválasztják az alkalma-zandó hőszivattyúkat, a tervezett le-galacsonyabb szondahőmérsékletnekmegfelelőt. Eddig ebben semmi buk-tató nincs, semmi eltérés a szokásostervezési metódustól. A probléma aszondarendszer méretezésénél adód-hat, ami jelentősen megváltoztathatjaa rendszer fűtésrásegítés nélküli al-kalmazhatóságát, a rendszer terve-zett hatékonyságát.

A szondatervezés Amennyiben a belső hőleadó rend-szer tervezői nem bocsátják rendel-kezésre a hőszivattyús hőközponttervezéséhez a tervezett, a rend-szerbe bevinni kívánt évi energia-mennyiségeket (kWh), akkor ezt afeladatot a hőközpont tervezőinekkell elvégezni, s ez alapján tudják aszondarendszert megfelelően kivá-lasztani, méretezni. Ha azonban abelső hőleadó, szellőző és párátlanítórendszerekről, ezek tervezett alkal-mazásáról nincs megfelelő informá-ció, akkor a szondatervezést a fűtésirendszereknek megfelelően, a vo-

natkozó EU-rendelet alapján tudjákelkészíteni.Az SCOP-számítás a BIZOTTSÁG811/2013/EU FELHATALMAZÁSONALAPULÓ RENDELETÉNEK (2013.február 18.) VII. melléklet 12. táblá-zata alapján készült, az európai fűtésireferenciaidény, a hőszivattyús he-lyiségfűtő berendezések és a hőszi-vattyús kombinált fűtőberendezésekátlagos, hidegebb és melegebb ég-hajlati viszonyainak figyelembe vé-telével. A számítás átlagos 3 0C-ostápvíz-hőmérséklet, valamint 45 0Cés 55 0C között szabályozott fűtésielőremenő hőmérséklet, valamint az

Légkondícionáló bemenet Légkondícionáló kimenetA számítás:

84,40

5,57820000

19,34

81,96

18,40

13,76

54,37

1,004

21005

34,00

34,60

18,40

13,76

69,50

0,956

emen net menet

3. ábra – A kalorifer fűtőkapacitásának számítása

30 Épületgépész VI. évfolyam – 2018. április

SZAKma

alkalmazott hőszivattyúk gyári pa-raméterei figyelembe vételével ké-szült. A fenti SCOP-számítás metódusábóllátható, hogy az EU-rendelet alapjánMagyarországon 4910 h fűtési óra-számmal és átlagosan 1470 h hő-szivattyú-futási óraszámmal lehetszámolni, a fűtési rendszerbe bevittfűtési energia egy 90 kW névlegesteljesítményű hőszivattyú esetén134 939 kWh.A talajból kivett évi energiamennyiség102 953 kWh. A szondaméretezésta tervezőnek ehhez az értékhez kelligazítani egy 90 kW névleges telje-sítményű hőszivattyú esetén. Ter-mészetesen az alkalmazott hőszi-vattyú paramétereitől függően – atalajból kivett évi energiamennyiségtekintetében – 5-10%-os eltéréseklehetségesek.

EsetvizsgálatAz alábbiakban egy egyszerűsítettmintapéldán keresztül mutatjuk be,hogy egy szálloda wellnessterénekpárátlanítási megoldása milyen mér-tékben befolyásolja a hőszivattyúsrendszer hatékony, üzemzavar men-tes működését.Egy megvalósult wellness-szállodafűtési és légtechnikai teljesítmény-igénye 480 kW. A tulajdonosok errea kapacitásra kértek árajánlatot ésműszaki megoldást a hőszivattyúshőközpont kialakítására a hőszivaty-tyús rendszer tervezőitől. Más, rész-letes információ hiányában (pl. ké-szül-e medence a szállodában, aszellőzési igényből mennyi a párát-lanító kalorifer teljesítményigénye,milyen a párátlanítás tervezett meg-oldása stb.), és mivel a belső hőleadórendszerről a részletes terv még nemkészült el, a szondatervezést a fen-tebb (1. ábra) részletezettnek meg-felelően végezte el a hőszivattyúsrendszer tervezője.Ez alapján betervezett 5 darab 90kW névleges teljesítményű hőszi-vattyút, s az adott talajviszonyokközött ehhez számolt 75 darab 100m mélységű kétcsöves szondarend-szert. A hőszivattyús hőközpont atervezettek szerint éves szinten 674

695 kWh fűtési energiát képes a fű-tési rendszerbe bevinni. A talajbólkivett energia mennyisége 514 765kWh/év. Amennyiben ennél nagyobb energi-amennyiséget vesznek ki a talajból,akkor csökken a talaj legalacsonyabbhőfokszintje, a tervezetthez képestromlik a tervezett SCOP-érték, s egybizonyos túlterhelés hatására a meg-engedett legalacsonyabb hőfokszint-re süllyed a talaj hőmérséklete, ezértletilt, szakaszos üzeművé válik arendszer.

A párátlanításA részletes tervek alapján kiderült,hogy 150 m2-es beltéri medence ki-építése történik 32 0C-os tervezettvízhőfokkal. A párátlanításra 22 000m3/h maximális légteljesítményű,visszakeveréses rendszerű párátla-nítót alkalmaztak közvetítőközegeshővisszanyerőkkel, 170 kW beépítettkaloriferteljesítménnyel. A rendszerindításakor 20 000 m3/h légteljesít-ménnyel üzemelték be a berende-zést.

Az elméleti számítás alapján a ka-lorifer teljesítményigénye hővissza-nyerés nélkül:

Vsz = 20 000 m3/h,tk = 0 0C; φ = 60%,tb = 34 0C; φ = 55%,40%-os frisslevegő-arány.

A kevert levegő paraméterei:

friss levegő: 8000 m3/h,visszakeverés: 12 000 m3/h,tk = 19,34 0C; φ = 81,96%,h = 54,37 kJ/kgK.

A fűtőkalorifer teljesítményigénye:84,4 kW.

A befújt levegő relatív páratartalma:34,6%.

A számítások szerint a külső hőfokés relatív páratartalom függvényében84–130 kW kaloriferteljesítmény-igény mutatkozott. 40%-os hővissza-

nyerési hatásfokkal (közvetítőköz-eges hővisszanyerő) számítva átlag80 kW teljesítményigény számítha-tó.Évi 10 hónapos üzemidővel számolva(az éjszakai üzem nem volt beállítva)a fűtésienergia-szükséglet: Qévi = 576 000 kWh/év.

Ehhez az energiabevitelhez – a 8996kWh/év/szonda fajlagos kapacitás-sal számolva – 64 darab szondátkellett volna telepíteni a 15 helyett.Könnyen belátható, hogy ez célsze-rűtlen, hatalmas költség, és igen je-lentős évi plusz energiaköltséget je-lentene. Mindez elkerülhető körül-tekintő tervezéssel, és a megfelelőpárátlanító megválasztásával.Az 5 darab 90 kW névleges teljesít-ményű hőszivattyú mért valós ener-giabevitele a példában szereplő pro-jekt esetében egy év alatt 1 milliókWh volt.1 A helyzetet rontotta, hogya hőkivétel a talajból közel folya-matos volt, s így nem állt rendelke-zésre megfelelő idő a talaj regene-rálódására.Következményként a talajhőfok amegengedett minimumra hűlt, s ahőszivattyúk működése így csak avisszapótlódás ütemében volt le-hetséges.

A probléma okaA tervezői gyakorlatban a túlmére-tezés elég gyakori jelenség. A pá-rátlanítás azonban, mint látható –folyamatos üzem mellett –, a szon-darendszer túlterhelésének elkerü-lése céljából igen körültekintő ter-vezést, kivitelezést és beállítást igé-nyel.A példában szereplő wellnessme-dencékhez a VDI 2089 szerint a szük-séges légmennyiség az alábbi.

A szellőzőlevegő mennyisége üzemközben:

1A túlméretezés mellett az év jelentős részében a párátlanító közvetítőközeges hőcserélői sem működtek, s a szabályozás sem volt megfelelő.

31Épületgépész VI. évfolyam – 2018. április

a szellőzőlevegő mennyisége üzem-szünetben:

ahol:mö – összes nedvességterhelés [g/h],Vsz – szellőzőlevegő mennyisége[m3/h],ρsz – szellőzőlevegő sűrűsége [kg/m3],xT – távozó levegő abszolút nedves-sége [g/kg],xSZ – szellőzőlevegő abszolút ned-vessége [g/kg].

A különböző üzemállapotoknak meg-felelő energetikai számítások.A példában szereplő wellness-me-dencetér szabványosan méretezett,jól szabályozott párátlanító rendsze-rének kaloriferteljesítmény-igénye át-lagosan 15 kW körüli érték.A szabvány alapján méretezett, jólbeállított, beüzemelt párátlanító évivárható energiafogyasztása a rend-szerre vonatkozóan, az éjszakai üzemfigyelembe vételével ~90 000 kWh/év.Ez így is 1 darab 90 kW névleges tel-jesítményű hőszivattyú 70%-os tel-jesítmény-kihasználtságú üzemét ve-szi igénybe.

MegállapításAbban az esetben, ha a fűtési rend-szerek méretezésére vonatkozó szab-vány figyelembe vételével történikmeg a zárt szondás hőnyerési módúhőszivattyús rendszer évi kWh fűté-sienergia-igény megállapítása, s ezalapján a szondarendszer méretezése,a párátlanításnál a lehető legalacso-nyabb és szakaszos igényt jelentőpárátlanító megoldást szükséges vá-lasztani.

Erre a megoldásra kizárólag a vissza-keveréses, hővisszanyerővel és pá-rátlanító hőszivattyúval szerelt pá-rátlanítók alkalmazása a megfelelő,amellyel közel harmadára lehet csök-kenteni az évi energiaszükségletet,s éjszakai üzemmódban csak a hő-szivattyú működik. Ezáltal a hőkivételis szakaszossá válik, így a szondáknem terhelődnek túl. Egyéb megol-dásoknál csak költséges szondarend-szer-túlméretezéssel lehet a túlhűléstelkerülni.

Fodor Zoltánfejlesztőmérnök, Geowatt Kft.,a MÉGSZ Geotermikus Hőszivattyús Tagozat elnöke

Elszívás

Befúvás

4. ábra – Uszodapárátlanító, éjszakai üzemmód, visszakeverés fűtéssel, párát-lanítás hőszivattyúval

Üzemállapotok Üzem I. Üzem II. Üzem III. Üzem IV.Belső levegő hőfoka/páratartalom 0C/% 34 /55 34/55 34/55 34/55Külső levegő hőfoka/páratartalom 0C/% -13/50 -3,5/53 5,0/73 15/75Nedvességterhelés kg/h 65,1 65,1 65,1 65,1Szükséges frisslevegő-arány % 23,5 24,5 31,5 31,1Hővisszanyerési hatásfok % 45 46 45 47Visszanyert teljesítmény kW 16,3 14,2 12,1 8,3Szellőzőlevegő hőfoka a visszakeverés után 0C 34 34 34 34Névleges légmennyiség m3/h 10 000 10 000 10 000 10 000Fűtő hőcserélő teljesítménye kW 20,21 14,17 14,4 8,8

Komlós Ferenc (1943–2018)

Szomorúan adunk hírt róla, hogy élet-ének 75. évében, március 28-án elhunytKomlós Ferenc okleveles gépészmérnök,épületgépész, a geotermikus hőszivaty-tyúzás lelkes és fáradhatatlan népsze-rűsítője, kiváló kollégánk és mindigbizakodó, derűs tagtársunk.1988-ig a Kohászati Gyárépítő Vállalat-nál dolgozott tervezőként, majd terve-zési csoportvezetőként, majd tíz évigmint szellemi szabadfoglalkozású ter-vezési, műszaki ellenőri és szakértőifeladato kat látott el. 1999-től város -üzemeltetési területen épületek üze-meltetésével, karbantartásával ésfelújításával foglalkozott. 2002-tőlnyugdíjazásáig a BelügyminisztériumTelepülésüzemeltetési Irodájának ve-zető főtanácsosa. 2007-ben a SzentIgnác Jezsuita Szakkollégiumban kur-zusvezető.Nyugdíjas éveiben számos szakcikketpublikált, és szakmai konferenciákonadott elő, az energiahatékonyságot biz-tosító, környezetbarát hőszivattyústechnológia komplex hazai alkalmazá-sát szorgalmazva. Fontosabb szakcik-keit 2006-ban könyvformában is kiadtákHőszivattyúval olcsóbban címmel, ké-sőbb még több kötet társszerkesztője.Minisztériumi felkérésére 2007-ben el-készíti szakvéleményét a Nemzeti Ég-hajlat-változási Stratégia: a hőszivattyútechnológia szerepe a klímapolitikában2007–2025 címmel.Kitüntetései: Napenergia Díj (2005),A Környezet Védelméért Életműdíj(2006), Miniszteri Elismerő Oklevél(2006), Magyar Elektrotechnikai Egyesü-let Nívódíja (2013).

Emlékét megőrizzük.