Sugárzó fűtőrendszerek elemzése magas épületekben Magyar Energia Szimpózium – MESZ 2016 Derzsi István, Szlovák Műszaki Egyetem, Pozsony

Bevezető – aktuális problematika  A magas épületek fűtőrendszerei többnyire bonyolult, terjedelmes fűtőhálózatok, melyek több alrendszerből állnak  A méretezési állapot csupán néhány napig áll fenn, az év nagy részében az átmeneti időszak a domináns ↔ negatív hatás a rendszer hidraulikai stabilitására  Az épületek utólagos hőszigetelése és az ablakok cseréje jelentősen csökkenti a hőigényt ↔ az optimális üzemeltetéshez elengedhetetlen az épületek komplex felújátása a rendszer hidraulikai beszabályozásával  A felmérések alapján elmondható:  Beszabályozószelepek ↔ gyakoriak a rossz előbeállítások, a rossz elhelyezés és az olcsó megoldások  Keringető szivattyúk ↔ magas üzemköltségek a régi típusú szivattyúknál  A szabályozó- és beszabályozószelepek, valamint a keringető szivattyúk optimalizálásával jelentős megtakarításokat érhetünk el a különböző üzemmódokban V súvislosti so zvyšovaním cien palív a energií veľmi aktuálne optimálne nastavenie prevádzky a riadenia vykurovacích sústav. Cieľ optimalizácie je dosiahnuť maximálnu hospodárnosť pri využívaní tepelného zdroja a súčasnom akceptovaní požiadaviek na tepelnú pohodu a energetickú efektívnosť prevádzky celej vykurovacej sústavy.

 Referenciaépület– Szlovák Műszaki Egyetem Építőmérnöki Kara, C szárny toronyépülete (23 emelet)  Távolsági hőellátás→ primér hőcserélő-állomás a B szárnyban (HŐ B) → szekundér hőcserélő-állomás a C szárnyban(HŐ C) A magasépület és a hőcserélő-állomások elhelyezkedése A fűtőrendszer műszaki leírása

 2011 – az épület hőszigetelése és az ablakok cseréje, valamint a fűtőrendszer részleges felújátása  Fűtőrendszer – alacsony hőmérsékletű melegvizes fűtőrendszer  Az új méretezési fűtési hőlépcső: 50/40°C  Mennyezeti sugárzó fűtőrendszer és hűtőrendszer: CRITTALL rendszer (felújítás nélkül)  Fűtőcsövek anyaga: varratnélküli acélcső - DN15 (megerősített fal)  Nyomásszintek  → 1. nyomásszint (1-től a 11. emeletig)  → 2. nyomásszint (12-től a 23. emeletig) A fűtőrendszer műszaki leírása

Az osztó-gyűjtő kapcsolási rajzaOsztó-gyűjtő berendezés  Felújított osztó-gyűjtő berendezések – hidraulikus váltón keresztül vannak a hőcserélő állomásra kötve  4 főkör – négy zónára osztja az épületet (két ÉK-i és két DNY-i zónára)  Szabályozás – háromjáratú keverőszelepek (ekvitermikus szabályozás)  Keringető szivattyú – Grundfos UPS F – 3. fokozat A fűtőrendszer műszaki leírása

A magasépület alagsorának alaprajza és az egyes zónák elhelyezkedése  Az egyes főkörök négy felszállóágra osztódnak  A felszállóágakon Danfoss MSV-BD típusú kézi beszabályozószelepek vannak elhelyezve  A mennyezetfűtési körök előtt kézi szelepek vannak beépítve A fűtőrendszer műszaki leírása A fűtőrendszer fizikai modellje – 1. nyomásszint

Ultrahangos áramlásmérő és a számlálóberendezés Mérési módszerek

Hőlépcső a 2. főkörön a mért értékek alapjánHőlépcső az 1. főkörön a mért értékek alapján Északkeleti oldal: Δθ = 36,5/32,5°CDélnyugati oldal: Δθ = 36,5/34°C Az 1-es és 2-es főkör teljesítményének összehasonlítása egy referencianapon 25% Mérési eredmények bemutatása 50/ 40°C

A Grundfos UPS F szivattyú munkadiagrammja Q ÁTL = 9,8 m 3 /h H = 7,4 m P = 430 W Mérési eredmények bemutatása

Referenciahelységek és érzékelők elhelyezkedése  PMV – várható átlagos hőérzet meghatározása a referenciahelységben  A referenciahelységben elhelyezett érzékelőkkel az alábbi értékeket mértük:  θ window – ablak felületi hőmérséklete [°C]  θ crittal – mennyezeti sugárzó fűtőrendszer felületi hőmérséklete [°C]  θ interier – belső levegőhőmérséklet [°C]  ϕ rh – relatív páratartalom [%] PMV értékek meghatározása

PMV értékek a külső hőmérséklet függvényében az egyes referenciahelységekben PMV értékek meghatározása

A sugárzó mennyezeti fűtőrendszer modellje Excelben  Helyi szabályozószelepek beépítése (helység vagy zóna szabályozás) – a térfogatáram szabályozása a belső hőmérséklet függvényében (változó térfogatáramú rendszer)  Fűtőrendszer modellje – a térfogatáram-változások hatásait vizsgálja A fűtőrendszer matematikai modellje

A külső hőnyereségek ábrázolása (2013. november – április)  A legjelentősebb belső hőnyereségek: személyek által termelt hő (70-85W/fő – STN ), számítógép által termelt hő (≈80W/PC)  A legjelentősebb külső hőnyereségek: szoláris hőnyereségek (a mért értékek alapján határozzuk meg) Külső és belső hőnyereségek a referenciahelységben

Méretezési és valós hőigények ábrázolása  A külső hőnyereségek jelentősen befolyásolják a referenciahelység valós hőigényét – az átmeneti időszakban akár 0 alá is csökkenhet a hőigény (gyors változások)  A belső hőnyereségek függetlenek a külső levegőhőmérséklettől – átlagos hőnyereség: 150 W/helység (1 személy + 1 számítógép) Külső és belső hőnyereségek a referenciahelységben

Grundfos Magna F proporcionális üzemmódban  A helyi szabályozás hatására folyamatosan változik a rendszer jelleggörbéje  Szabályozható szivattyúval megtakarítások érhetőek el  Különböző üzemmódok: állandó görbe, állandó nyomáskülönbség, proporcionális szabályozási mód Helyi szabályozás hatása a szivattyúra

Éves felvett elektromos energia a nappali időszakokban (7:00-tól 17:00-ig) a különböző üzemmódokban (a mért értékek alapján számolva)  Meglévő keringető szivattyú: UPS F  Vizsgált alternatíva: Magna F  A vizsgált időszak csak a nappali időszakot érinti (7:00-17:00) Helyi szabályozás hatása a szivattyúra

 Méretezési (50/40°C) és valós hőlépcső (36,5/34°C) közötti nagy különbség ↔ túlméretezett fűtőrendszer  Magas PMV értékek, magas hőnyereségek az átmeneti időszakban ↔ belső komfort hiánya  Helyi szabályozószelepek és zónaszabályozás vizsgálata ↔ belső levegőhőmérséklet csökkentése a tömegáram szabályozásával (gyorsabb reakció a külső hőnyereségekre)  Kvalitatív szabályozás hatással van a keringető szivattyúkra ↔ a szabályozható szivattyúkkal további megtérülések érhetők el  További javaslatok: ▪ kényszerített szellőztetés – résbefúvók alkalmazása ▪ alfa hőátadási tényező növelése – gyorsabb hőátadás, gyorsabb reakció a külső és belső változásokra Zárszó és javaslatok

Köszönöm a figyelmet!