Energiaellátás

Bevezetés

Ezeket a szakmai oldalakat, azért tartjuk szükségesnek, hogy egyértelmű legyen álláspontunk, hogy milyen szakterületet értünk az ÉPÜLETGÉPÉSZET alatt.

Az ÉPÜLETGÉPÉSZET egy olyan alkalmazott tudomány és gyakorlati technika együttes megjelenése, amelynek szakmai alkalmazásával biztosítani lehet

• az emberi tartózkodásra alkalmas zárt terek elvárt komfort érzetét
• növények és állatok zárt térben való optimális fejlődését
• műkincsek számára szükséges komfort állapotot
• különböző technológiai célt szolgáló berendezések, készülékek, gépek közegellátását és hulladékainak elvezetését.

Az ÉPÜLETGÉPÉSZET más oldalról nézve egy olyan folyamatirányítás, amely a természeti környezet és az építményekben lévő belső terhelések rendszerének sokféle változó hatását úgy irányítja a kívánt paraméterekre, hogy közben

• a természeti kincsekkel maximálisan takarékoskodik
• a környezetet a kibocsátásokkal minimálisan terheli
• az épített környezet esztétikai elvárásait teljesíti.

Az ÉPÜLETGÉPÉSZET mindig kész rendszerelemekből dolgozik, ő rendszert alkot (tehát nem konstruktőr)

ENERGIA ELLÁTÁS

Az épületgépészeti energia ellátás alatt azt értjük, ami szükséges az épület energia fogyasztásának fedezéséhez, függetlenül attól, hogy hőtermelésre, vagy hőelvonásra használják.

Az épületek energia ellátása a következő energia hordozókból lehetséges:

• Fosszilis energiák
• Megújuló energiák
• Atomenergia
• Villamos energia – bármelyik energiahordozóból nyerve

Az atomenergia kérdése nem épületgépészeti téma, ezzel természetesen nem foglalkozunk.

Nézzük a többi energia fajtát.

• • Fosszilis energiahordozók
    • Olaj
    • Földgáz
    • Propán, bután, PB
    • Szén

Részletesebben kifejtve:

• • Fosszilis energiahordozók
    • Olaj
      • Tüzelőolaj: Kőolaj származék, a dizel olajjal azonos sűrűségű, Magyarországon rendkívül kevés helyen használatos. Legtöbbször földalatti tárolóban tárolják, de ismeretes a helységben való tárolós is. Eltüzelése hasonló tüzelőberendezésekben történik, mint a gázégők.

• • • • Fűtőolaj: Kőolaj származék, szoba hőmérsékleten – a különböző minőségű termékek – a nehezen folyóstól a szilárdig változhat. Földalatti, vagy földfeletti tárolókban tárolják, csak előmelegítéssel lehet eltüzelni. Környezetvédelmi okokból ma már nem használatos

• • • Földgáz: Az általában használatos földgáz (Magyarországon) gyakorlatilag tiszta metán. Az egész országra kiterjedő csőhálózaton szállítják a felhasználási helyig, az épületekbe bevezetve. Rendkívül kényelmes, tiszta energia hordozó

• • • Propán, bután, PB
      • Propán: Környezeti nyomáson és hőfokon gáznemű. Általában tartályban tárolják, de vezetékes rendszer is előfordul. Alapvető veszélye, hogy nehezebb a levegőnél, amire a rendszerek kialakításánál gondolni kell.

• • • • Bután , u.az.
      • PB – propán-bután u.az.

• • • Szén: Ma már háztartási méretekben nem használatos

• • Megújuló energiák: Azokat a “tiszta” energiákat, amelyek a természetben állandóan újra termelődnek és hasznosításuk nem szennyezi a környezetet, nincs többlet CO2 kibocsátás, mely fokozná az üvegházhatást.  Forrásuk alapvetően a Nap. A biomassza azért tekinthető CO2 semlegesnek, mert az elégetése során keletkező CO2  mennyisége nagyságrendileg  annyi, mint amennyit a növény növekedése folyamán az asszimilációnál lekötött.

Melyek ezek a megújuló energiák, melyek reálisan hasznosíthatók Magyarországon?

• Napenergia
• Szélenergia
• Bioenergia
• Vízi energia
• Termálvíz
• Környezeti energia – hőszivattyú
• Hő visszanyerés

Az egyes “energiahordozók” részletesebb felosztása és a hasznosításuknál alkalmazott rendszerek vázlatos technikai felépítése.

• A napenergia hasznosítása lehet
• Aktív – amikor gépészeti vagy villamos eszközökkel történik a hasznosítás, ennek módjai
• Szolár termál – amelynél melegvíz készítés a cél. Felépítése: napkollektor – csővezeték – melegvíztároló.
• Szolár villamos – amelynél villamosáram előállítás a cél. Felépítése: napelem; napcella; PV cella – kábel – áramátalakító – villamos energiatároló.
• Passzív – amikor építészeti eszközökkel történik a napenergia hasznosítása. Felépítése: megfelelő égtáj szerinti tájolás –  “napcsapdák” – télikertek – energiafalak – transzparens szigetelések.
• Hibrid rendszerek – amikor az építészeti eszközökkel “befogott” napenergiát, gépészeti eszközökkel továbbítják az épületben és így hasznosítják. Felépítése: légtechnikai csővezeték – ventilátor – befúvó fejek.
• Energia tárolás – a nap sugárzás idején “megfogott” energiát, valamilyen módon tárolják. Ez lehet

• • Fizikai tárolás – meleg vízben, kőágyban, fázis váltó anyagban
  • Kémiai tárolás – reverzibilis kémiai reakciókkal tárolják el a “meleget”

• A szélenergia hasznosítás – a szél hatására a különböző elvek alapján felépített lapátrendszerekben forgómozgás jön létre, /ez lehet vízszintes tengelyű vagy függőleges tengelyű / amely egy tengelyen keresztül hajt egy generátort, ez villamos áramot termel. Felépítése: forgógép – generátor – áramátalakító.

• A bioenergiák hasznosítása lehet
• Biogáz – szerves hulladékok egy tartályban bomlás útján döntően metánná alakulnak, mely tisztítás után kerülhet tárolásra vagy hasznosításra / elégetés, gázmotorhajtás / Felépítése: tartály(ok) – csővezeték – gáztisztító rendszerek

• Biomassza – száraz éghető növényi termékeket egy kazánban égetik el, melynek hőjét hasznosítják. Felépítése: faapríték “készítés” – tárolás – szállítás – tüzelés.

• A vízi energia hasznosítása lehet
• Nagy vízszint különbségű, de kis vízhozamú vízlépcső
• Kis vízszint különbségű, de nagy vízhozamú vízlépcső

Felépítésük: víztározók – vízturbinák – generátorok- csővezetékek.

• A termálvíz gazdaságos kihasználása komplex vegyészeti és energetikai kérdés, mert a termálvíznek a só tartalma vagy nagy vagy kicsi, a só maga vagy agresszív, vagy semleges vegyhatású, és ezektől függ a hasznosítás lehetőségének gazdaságossága. Ezen kérdések megoldása nem az épületgépészek feladata. Ha ezek a vegyészeti kérdések meg vannak oldva, akkor a csőhálózatok építése persze az épületgépészek dolga, de ez nem a megújuló energia hasznosítás kérdése.

• A környezeti energiahasznosítás, hőszivattyúk alkalmazásának kérdése többféle megítélés alá esik abból a szempontból, hogy ez megújuló energia vagy sem. A kérdés megítélésénél a következőket kell meggondolni: a föld vagy a légkör energiatartalmának kinyerése természetesen megújuló energiának tekinthető, de ha hagyományos erőműben fosszilis energiából előállított villamos energiával hajtják a hőszivattyú kompresszorát, akkor csak arról van szó, hogy az egyedi égetés helyett központilag égetnek, mert a hagyományos erőművek 35-40%-os összhatásfoka és hőszivattyú 3-4.-es kihozatali tényezője összeszorzódik, ami körülbelül 1-et ad ki, tehet nincs többlet energia kihozatal. Ha viszont a villamos energiát vizierőműből vagy PV cellákból nyerik és azzal hajtják a hőszivattyút az valóban egy igazi környezetbarát megoldás. Ugyanilyen környezetbarát megoldás, ha gázmotorral hajtanak egy kompresszoros és egy abszorpciós hőszivattyút, így a hő is hasznosul a gázmotornál, ez nagyon durván egy kétszeres energia kihozatalt jelent az elégetett földgáz energiatartalmához képest, ami nagyon jó. Ezek a kérdések azonban mind-mind energetikai mérnöki kérdések, tehát nem a hagyományos épületgépészet területe.

• Hő visszanyerést is az energia ellátás egy fajtájának tekinthetjük, amikor a rendszerből távozó közeg energiáját átadja a rendszerbe érkező közegnek
  • Hőcserélős  – légtechnikai, vagy folyadékos rendszerben, különböző konstrukció lehetséges (csöves , lemezes, stb9
  • Forgódobos – légtechnikai rendszerekben használatos megoldás,
  • Hőszivattyús  – a rendszerből távozó közeg hőcserélőben átadott energiáját, hőszivattyú segítségével adják át, a rendszerbe érkező közegnek
• Villamos energia – bármelyik energiahordozóból nyerve. Ennek részletes ismertetése nem az épületgépészet feladata, csak felhasználói szinten alkalmazza az épületgépészet.