Hőszállítás Épületgépészet B.Sc.; Épületenergetika B.Sc. 5. félév 2011. szeptember 14. Budapest távhőellátása Alapfogalmak Távhőrendszerek felépítése és.

Az előadások a következő témára: "Hőszállítás Épületgépészet B.Sc.; Épületenergetika B.Sc. 5. félév 2011. szeptember 14. Budapest távhőellátása Alapfogalmak Távhőrendszerek felépítése és."— Előadás másolata:

1 Hőszállítás Épületgépészet B.Sc.; Épületenergetika B.Sc. 5. félév 2011. szeptember 14. Budapest távhőellátása Alapfogalmak Távhőrendszerek felépítése és üzeme A hazai távhőellátás műszaki fejlődése Távhőrendszerek hőforrásai

2 Tömeges lakásépítés 1960-90 között Budapest távhőellátása Alapfogalmak –A hőszállítás eszközei és rendszerei –Távhőrendszerek osztályozása és felépítése A hazai távhőellátó rendszerek műszaki fejlődése A távhőellátás hőforrásai A hazai távhőszolgáltatás problémái Az előadás témái

3 15 éves lakásépítési program 1961-75 eleve távhőellátásra tervezett épületek (nincs kémény!) olajtüzelésű fűtőművek állandó tömegáramú rendszerek panelprogram „lakásínség”, társbérletek a tervezett lakásépítési tempó csak nagypaneles technológiával tartható olcsó, gyors, tömeges lakásépítés 1973: első olajválság „bukaresti árelv” (KGST) egycsöves fűtések 1989/90 Tömeges lakásépítés 1960-90 között

4

5 A budapesti lakásépítések adatai 1961-2000

6 A budapesti lakótelepek építésének ideje

7 Távhőrendszerek Magyarországon

8 95 településen 205 távhőrendszer 8 655 ezer távfűtött lakás = a teljes lakásállomány 15,2%-a (1990-ben még 16,6% volt) A földgázzal fűtött lakások aránya 61,8% A távfűtött lakások aránya településenként igen eltérő: Dunaújváros 85%, Tatabánya 76%, Pornóapáti 47%, Zalaegerszeg 0%. 10.000 MW beépített hőforráskapacitás, ebből az elmúlt 15 évben létesült 2.000 MW korszerű CHP egység, 2.200 nyvkm távvezeték hálózat, 13.000 db hőközpont.

9 1990. óta folyamatosan csökkenő hőigények 9 1990-ben az összes távhőmennyiség több, mint fele volt ipari célú, 2009-ben már csak a negyede Termelt távhőmennyiség 45,1 PJ kapcsoltan 28,3 PJ (62,7%) közvetlenül 16,8 PJ (37,3%) Kapcsoltan termelt villamos energia 6,5 TWh (átlagosan s=0,78)

10

11 10.000 MW beépített kapacitás 3 500 nyomvonalkm távvezeték Technológia Kiadott hőteljesítmény, termelt hőmennyiség Kapcsolt villamos energia PEM MW% MWTJ/év%TJ/évMWMWh/évTJ/év% Gázmotorok3718,77 34120,33522 03712 65543,5 Kombinált ciklusú erőművek 73417,27 94822,07072 04911 22137,5 Gázturbinák hőhasznosításs al 741,73711,0506029628,7 Hagyományos kapcsolt hőtermelés 2505,83 1898,8802801 28919,8 Nem kapcsolt hőtermelés 2 84866,617 29347,8 Összesen4 277100,036 142100,01 1884 42625 46038,3

12

13 A felhasznált tüzelőanyag 82,6%-a földgáz, és a kommunális hulladékkal együtt is kevesebb, mint 5%-a megújuló. (2011)

14 Budapest távhőellátása 14 17 kerületben 238 ezer távfűtött lakás, 7 ezer egyéb felhasználó 32,7 millió lm 3 fűtött légtér 525 km primer távvezeték-pár 4.014 db hőközpont 2.345 MW beépített hőkapacitás –728 MW (31%) kapcsolt –584 MW (25%) Főtáv tulajdonban –1.609 MW (69%) alternatív tüzelésű –1.269 MW (54%) KÁT-tal érintett P=653 MW, E=2 TWh/év 2000-2010. között: –12,4-15,8 PJ/év hőforgalom –1,2 -1,3 PJ/év távvezetéki hőveszteség –430-660 ezer m 3 /év pótvízigény –37-50 GWh/év villamosenergia-igény

15

16 hőforrások beépített teljesítmény PQ cogen Q MW 1 gázturbina507416 fűtőmű 174 2KC erőmű186215186 3 KC erőmű110114232 szemétégetőmű4 (24)30 fűtőmű 174 gázmotor55 4 2221 fűtőmű 174 5 gázmotor2018 fűtőmű 174 6 gázmotor99 fűtőmű 46 7 KC erőmű114109232 gázmotor66 8KC erőmű 125 (396) 125192 Total 651 (942) 726 1 600 Budapesti távhőtermelés 2006 1 2 3 4 5 6 7 8

17 A különböző hőforrásokból származó hő arányának változása

18 A ( SIKERES ) TÁVHŐSZOLGÁLTATÁS ALAPJA AZ OLCSÓN TERMELT HŐ ! 18 Bécs

19 Budapest

20 hőforrások beépített teljesítmény PQ cogen Q MW 1 gázturbina507416 fűtőmű 174 2KC erőmű186215186 3 KC erőmű110114232 szemétégetőmű4 (24)30 fűtőmű 174 gázmotor55 4 2221 fűtőmű 174 5 gázmotor2018 fűtőmű 174 6 gázmotor99 fűtőmű 46 7 KC erőmű114109232 gázmotor66 8KC erőmű 125 (396) 125192 Total 651 (942) 726 1 600 Budapesti távhőtermelés 2006 1 2 3 4 5 6 7 8

21

22

23 Alapfogalmak

24 A távhőellátás definíciója: a hőt központilag, a fogyasztótól földrajzilag elkülönülten termelik és azt csővezetéken (távvezetéken) juttatják el a fogyasztónak. A távhőszolgáltatás definíciója: ha a fogyasztó a termelt és részére eljuttatott hőt szolgáltatási engedéllyel rendelkező, jogi személyiségű szolgáltatótól (társaságtól) közüzemi szerződéses formában, jogszabály (távhőtörvény) által szabályozottan veszi igénybe.

25 A távhőellátás és távhőszolgáltatás technológiai rendszerének három fő eleme: a hőforrás és hőtermelés, a hőszállítás, vezetékhálózat, a hőfogyasztók.

26 A távhőellátó rendszerek egymással szoros kapcsolatban álló részekből, alrendszerekből állnak. A távhőellátó rendszereket –a hőforrások típusa, –az alrendszerek (a primer és szekunder rendszer) hidraulikai kapcsolata, –a vezetékek típusa és az építés módja, –a vezetékrendszer jellege, kialakítása, topológiája, –a hőhordozó közeg fajtája, –a hőközpontok típusa szerint osztályozzuk.

27 A távhőellátás teljes rendszerének elemei: –a hőforrás és berendezései; –a távvezeték-hálózat és berendezései; –a fogyasztói berendezések; –a távvezeték-hálózat és a fogyasztási berendezések kapcsolódása, a hő átadásának helye, a hőközpont.

28 Forróvíz távhővezeték elemei az előremenő és visszatérő vezetékek, alátámasztások, tartószerkezetek, az ún. fix pontok, szakaszoló és elzáró szerelvények : motoros vagy kézi működtetésű tolózárak, henger és gömbcsapok, szelepek, aknák, légtelenítő szelepek, térfogatáram és hőmennyiségmérők, nyomásmérők, hőmérsékletmérők, jeladók, szabályozók, kompenzátorok, nyúláskiegyenlítők.

29 Gőz távhővezeték elemei az előremenő vezetékek, alátámasztások, tartószerkezetek, az ún. fix pontok, szakaszoló és elzáró szerelvények : motoros vagy kézi működtetésű tolózárak, henger és gömbcsapok, szelepek, aknák, légtelenítő szelepek, térfogatáram és hőmennyiségmérők, nyomásmérők, hőmérsékletmérők, jeladók, szabályozók, kompenzátorok, nyúláskiegyenlítők, kondenzvezetékek, kondenzedények, kondenzleválasztók, kondenzgyűjtők.

30 A távhőellátás hőhordozói forróvíz (>105°C); melegvíz; gőz; egyéb.

31 A forróvíz távhőellátó alrendszerek hidraulikai kapcsolata alapján a távhőrendszerek közvetett (indirekt) közvetlen (direkt), kapcsolásúak

32 A vezetékrendszer fajtái sugaras, amelyben minden fogyasztó csak egy úton érhető el, hurkolt, amelyben a fogyasztók egy része több útvonalon is elérhető, hurkolt, körvezetékes, amelyben a fogyasztók túlnyomó része egy körvezetékre kapcsolódik, egy betáplálással vagy több betáplálással.

33

34 A vezetékek típusai a fektetés módja szerint föld felett –bakon, –oszlopon; föld alatt –betoncsatornában, –közvetlenül földbe fektetve, védőcsőben; közműalagútban, közműfolyosóban

35 A vezetékek típusai a szigetelés módja szerint –helyszínen szigetelve, –előre szigetelve A vezetékek típusai a hálózatban elfoglalt helyük szerint gerincvezeték, bekötővezeték

36 A távhőellátás a hőellátó vezetékrendszerben alkalmazott csövek száma szerint lehet egyvezetékes, kétvezetékes, háromvezetékes, négyvezetékes

37

38 A hálózatban keringő tömegáram szerint állandó tömegáramú változó tömegáramú

39 A hőközpontok feladata a primer közeg fogadása, a primer közeg paramétereinek átalakítása, a szekunder közeg kiadása, mérés, szabályozás

40 A hőközpontok funkciójuk szerint lehetnek: –szolgáltatói hőközpontok, több épület ellátására, –fogyasztói hőközpontok, egy épület ellátására, egy épületrész (lakás) ellátására), –hőfogadó állomások: a szolgáltatói hőközpontokból ellátott épületekben a szekunder közeg fogadása A hőközpontok a hőcserélők kapcsolása szerint lehetnek: soros, párhuzamos, vegyes

41 A hőközpontok a szekunder oldalon elhelyezett HMV előállítás rendszere szerint lehetnek: –a szekunder oldalon elhelyezett HMV-tárolóval, –HMV-tároló nélkül A hőközpontok a HMV-tároló kapcsolása szerint lehetnek: HMV hőcserélővel sorba kapcsolt tárolóval, HMV hőcserélővel párhuzamosan kapcsolt tárolóval

42 A hazai távhőellátás műszaki fejlődése

43 a primer előremenő hőmérséklet szabályozás a fűtőműnél a hőigény függvényében Q = f(t k ) → ha a tömegáram állandó, az előremenő hőmérsékletet a külső hőmérséklet függvényében kell változtatni

44 az előremenő hőmérséklet előszabályozása a külső hőmérséklet függvényében + helyi megkerüléses szabályozás

45

46 az előremenő hőmérséklet előszabályozása a külső hőmérséklet függvényében a fogyasztók (hőcserélők) helyi fojtásos szabályozása a szekunder oldal fogyasztóinak automatikus tömegáram-szabályozása (termosztatikus szelepek) + a keringető szivattyú fordulatszámának szabályozása (lehetőleg) a végponti nyomáskülönbség alapján Szabályozási feladatok a változó tömegáramú távhőellátó rendszerekben

47 A távhőellátás lehetséges hőforrásai kondenzációs erőmű, hőszolgáltató erőmű, fűtőerőmű, ipari erőmű, kombinált ciklusú, gőzturbinás és gázturbinás fűtőerőmű, gázmotoros fűtőerőmű, kazántelep gőzkazánokkal ipari technológiai igényekhez, fűtőmű gőz és/vagy forró vízkazánokkal fűtési igényekhez, geotermikus hőforrás, nukleáris hőforrás, egyéb.

48 (megcsapolás) (előfűtő hőcserélő)

49 70

50

51

52

53

54 A hazai távhőszolgáltatás problémái I. távhőszolgáltatás ≠ lakótelep fűtés a kapcsolt hőtermelés, a hulladékhő (olcsó hő) hasznosítás részaránya nem elegendően magas, jelentős a földgáz közvetlen felhasználása függés a hőforrástól 1989: hiányoznak az optimális üzemeltetés primeroldali műszaki feltételei: állandó tömegáramú rendszerek igénytelen szabályozástechnika hiányos hőszigetelés az épületállomány hiányosságai szekunder rendszerek hiányosságai a fogyasztói érdekeltség hiánya

55 A hazai távhőszolgáltatás problémái II. A távhőszolgáltatás technológiai monopólium, amely más technológiai monopóliumokkal versenyez. Valódi piaci helyzet a hőpiacon. A versenytárs a közvetlen, központi gázfűtés a gázvezetékek mindenütt ki vannak építve a távhővel ellátott fogyasztói épületekhez a fogyasztók szabadon dönthetnek a saját fűtésükről A távhőszolgáltatónak nincs jogi és gazdasági monopóliuma.

56 A hazai távhőszolgáltatás problémái III. A két fűtési mód közötti versenyhelyzetet alapvetően a gáztarifa-rendszer határozza meg. Ha a távhőtermelő egységek (erőművek, fűtőművek), mint nagyfogyasztók nem jutnak olcsóbban földgázhoz, mint a közvetlen gázfűtéssel bíró végfelhasználók (épületek), akkor a távhőrendszer karbantartási, működési költségeivel együtt (beleértve a távhőszolgáltató általános költségeit) a távhőszolgáltatás sohasem lesz nyereséges a gázfűtéssel szemben a fűtési piacon. s.

57 57 A TÁVHŐ ( ÉS A KHV ) MAGYARORSZÁGI TÁRSADALMI HASZNA A távhő ~2/3-át Magyarországon (ma még!) a 2004/8 EU direktíva szerinti nagyhatékonyságú kapcsolt energiatermeléssel állítják elő. A ~6,5 TWh (ebből KÁT-os ~5,0 TWh) távhővel kapcsolt villamos energia a hazai fosszilis erőművek átlagos hatásfokát alapul véve megfelel ~ 35 PJ évi primerenergia-megtakarításnak ~2 millió tonna évi CO 2 kibocsátás elmaradásának ~1 milliárd gnm 3 évi földgázimport csökkenésnek A kapcsolt energiatermeléssel, ezen belül a távhőszolgáltatáson alapuló kapcsolt energiatermeléssel elérthez fogható mértékű primerenergia-megtakarítás és CO 2 - kiváltás konkrét műszaki intézkedésekkel az elmúlt másfél évtizedben egyetlen más területen nem valósult meg! Az eddigiekben még nem korszerűsített panelépületekben lévő ~500.000 lakás ésszerű korszerűsítésével elérhető összes primerenergia-megtakarítás ~6 PJ/év. Ennek egyszeri beruházási költsége legalább 750 mrd forint !

58 Távhőrendszerek korszerűsítési lehetőségei A feladat:versenyképesség javítása költségek csökkentése komfort javítása Költségek csökkentése: energiafelhasználás csökkentése olcsó hőforrás üzemvitel, szabályozhatóság érdekeltség megteremtése

59 59 A ( SIKERES ) TÁVHŐSZOLGÁLTATÁS ALAPJA AZ OLCSÓN TERMELT HŐ !

60 Távhőrendszerek energiafelhasználásának csökkentése kapcsolt hőtermelés –t 1 ”, t 2 ” csökkentése a hőtermelés hatásfokának javítása –berendezések jobb hatásfokúra való cseréje veszteségek csökkentése –a szekunder oldal veszteségének csökkentése épületek pótlólagos hőszigetelése ablakok cseréje hidraulikai beszabályozás éjszakai fűtéscsökkentés? MSZ-04-140/1991 – 7/2006 TNM HMV rendszer hőszigetelése cirkuláció javítása: a HMV rendszer hőfelhasználása nő! –szállítási veszteségek csökkentése távvezetékek hőszigetelésének cseréje hálózati ellenállás

61 Üzemvitel, szabályozhatóság szekunder rendszerek hidraulikai beszabályozása termosztatikus szelepek alkalmazása áttérés változó tömegáramra –keringetés végponti nyomáskülönbség alapján optimális menetrend megvalósítása

62 Érdekeltség megteremtése elszámolás a hőfogyasztás egyedi mérése alapján (fűtés, HMV) a korábban épült rendszerek nem ezen szempontok szerint kerültek kialakításra –▬►fűtési költségosztás –HMV fogyasztás + cirkuláció mérése? a fogyasztással arányos és az átalánydíjak optimális aránya?

63 Köszönöm a figyelmet!