Magyar Energia Szimpózium – MESZ 2013, Budapest, 2013. 09. 26.

A szellőző tégla:

FluctuVent

hővisszanyerő szellőzés

Csiha András

épületgépész mérnök, ny. főiskolai docens ETÜD+ Mérnökiroda és Kereskedelmi Bt, Debrecen [email protected], [email protected]

www.etudbt.t-online.hu

A megfelelő szellőzés kialakításának alapvető szempontjai: o

OTT,

o

AKKOR,

o o

ANNYIT, ÚGY.

A szellőzés fontos szerepe a

komfort

biztosításában: o

friss, tiszta levegő az embereknek (és/vagy technológiának),

o

fűtés-hűtés-klimatizálás,

o

a használat során keletkező szennyező anyagok eltávolítása

Komfort



Energia



Pénz Energetika



Környezet



Gazdaság



Társadalom

A fontosabb légszennyező anyagok: o o por, CO 2 , CO, szagok, dohányfüst, oldószerek gőzei, radon…

vízgőz (vízpára)

A vízgőz keletkezése = f(emberi tevékenység) o o o o o o o

kipárolgás

, kilégzés, főzés, mosás, mosogatás, mosakodás, fürdés, zuhanyozás, takarítás: felmosás, nedves törlés, viráglocsolás… Egy 4 fős család 1 napi nedvességtermelése (állandó jelenlét, átlagos körülmények) Forrás g/h,fő

Emberi kipárolgás ~55

Emberi kilégzés

Egyéb

Összesen ~6 l/nap,fő

1.32

0.14

1.46

Mindösszesen

l/nap,család

5.3

0.6

5.9

0…2.0

~6…8

Hogyan távozhat el a pára a lakásokból?

o páradiffúzióval a határoló szerkezeteken (fal, födém) keresztül - a D p vízgőz páranyomás-különbség hatására történik, ami a D t=t belső -t külső , vagyis a külső-belső hőmérsékletek különbségének a függvénye, függ a határoló szerkezetek páraáteresztő képességétől o

spontán szellőzéssel (a nyílászárók résein),

o

mesterséges szellőztetéssel (ablaknyitás, ventilátor)

A határoló szerkezetek szerepe és súlya a páraáramlásban http://www.austrothermakademia.hu/1.-szemeszter/para-a-falban.html?page=1

Határoló szerkezet Fal, födém Ablak - kisméretű tégla - gerébtokos - üreges B30 tégla - Tessauer 1…3% 97…99% Részaránya a páraáramban Határoló szerkezet Fal, födém Ablak - ásványgyapot - gerébtokos - üveggyapot - Tessauer 1…3% 97…99% Részaránya a páraáramban Határoló szerkezet Fal, födém Ablak - EPS (polisztirol hab) - gerébtokos - PUR-hab - Tessauer 0…2% 98…100% Részaránya a páraáramban Határoló szerkezet Fal, födém Ablak - teljesen mindegy milyen szerkezet!

- hőszigetelő üveg - tok, keret: műanyag… 100% ?!

~0% Részaránya a páraáramban

A szellőzésre vonatkozó előírás, MSZ-CR 1752:1998 (dohányzási tilalom, csak az emberi oxigénszükségletet figyelembe véve) Iroda (1 fő, 14.3m

2 ), CO 2 Kategória l/s,m 2 m 3 alapján számolva /h,m 2 m 3 /h A 0.7

2.52

36 B

C 0.5

0.3

1.8

1.08

26 15

Lakás, 1 fő, fejadaggal számolva Kategória l/s,fő m 3 /h,fő A 10 36

B

C 7 4 25.2

14.4

m 3 /h,1 fő

36 25 14

Már a régi rómaiak is… hypocaustum, thermák fűtése

A találmányom alapötlete:

az üreges tégla ideális hőcserélő-hőtároló ráadásul egyben rejtett légcsatorna is.

elem,

HS tégla N+F tégla

hagyományos síkra csiszolt tégla

FluctuVent

, a szellőző tégla

SZABADALMI LEÍRÁS (KIVONAT)

Váltakozó áramlási irányú, decentralizált, hővisszanyerős szellőztető berendezés

Feltaláló: A bejelentés napja: Csiha András, Debrecen 2008. 06. 02.

A találmány tárgya váltakozó áramlási irányú, decentralizált, hővisszanyerős szellőztető berendezés, különösen lakásszellőzés céljára, aminek két, időben váltakozóan befúvó és elszívó funkciójú szellőző kürtője van, melyek ellenfázisban üzemelnek. A szellőző kürtők a helyiség(ek) külső falának integráns részét képező, csak és kizárólag a normál falazat kialakításához is használt üreges kialakítású falazóelem(ek)ből (1) és ágyazó-kötő anyagból (2), valamint alsó kürtőelemből (3a) és felső kürtőelemből (3b) kialakítottak, s egyben regeneratív hőcserélő-hőtárolók is. A szellőző kürtőkben szabályozott működtetésű ventilátor(ok) (4) található(k), amik légáramlást biztosítanak váltakozóan a külső térből a helyiség(ek)be, illetve a helyiség(ek)ből a külső térbe légrácsokon (5) és szükség szerint légszűrő(kö)n (6) keresztül.

Magyar szabadalmi lajstromszám: 227 348 (az európai bejegyzés még folyamatban)

A

FluctuVent

szellőző rendszer sémája, működése télen külső fali függőleges metszet, a helyiségenként párban elhelyezkedő , ellentétes fázisban működő szellőző kürtők egyikén keresztül

3b 6 5

Külső tér

2 

3 ° C -2 ° C

3a 5 6 4 

Födém

üreges égetett agyagtégla, mint hőtároló és hőcserélő, és egyben rejtett légcsatorna

22 ° C 17 ° C



ütem: a használt meleg levegő elszívása, hőjének betárolása a téglába, ~6 perc



ütem: a felmelegített levegő befúvása, a hő visszanyerése a téglából, ~6 perc Helyiség

a fal hőszigetelő rétege, ~10cm

1

két ventilátor egymással szembefordítva ~6 percenként felváltva üzemelnek ~20m 3 /h, 0.3 – 0.5 1/h légcsereszám

Padló (födém)

Jelmagyarázat 1 falazó elem 2 ágyazó-kötő anyag 3a alsó kürtőelem 3b felső kürtőelem PUR-hab ragasztóhabarcs vastaghabarcs (kirekesztő sablonnal) 4 ventilátor 5 légrács 6 légszűrő

Az egyetemi laboratóriumban megépített téglakürtők

hagyományos csiszolt tégla tégla

N+F kürtő kürtő HS

Hőmérséklet és páratartalom mérés adatgyűjtőkkel

No 5 Mérési pontok No 4 No 3 No 2

Az eddig leggyakrabban feltett kérdések:

1.) Nem túl zajos-e a szellőzés működése?



2.) Nem alakulhat-e ki télen páralecsapódás a kürtőben?



Arctic Cooling F12 PWM ventilátor

fordulatszám: 300…1350 1/min légszállítás: szabadból szabadba, 125 m 3 /h 7 téglasoron át (~20 Pa):

~20 m 3 /h, 0.3…0.5 1/h

hangosságszint: 0.5 Sone

Mért hangnyomásszint növekmény: max.1.0 dB(A)

(Dobos György: Lakásszellőzés, BSc szakdolgozat, 2011)

1.) zaj



A

FluctuVent

szellőzés jellemző működése

irányváltási idő: 6 min, átlagos hővisszanyerési hatásfok

h

>75%

20

belül

15 10

felső rácsnál

5 0 -5

alsó rácsnál kívül

-10 -15

elszívási periódus (hőtárolás) befúvási periódus (hő kinyerés)

t külső t belső t alul t felül

Idő [hh:mm]

Idő (óó:pp)

Téli állapotváltozások a kürtőben (a budapesti mintaprojekt mérései)

belül : felül : 20.9

 C, 18  C, alul felül : : 3  C, 14.5

 C, 32 % 37 % 60 % 27 % alul kívül : :  1.0

 C, 1.4

 C, 45 % 52 % η t η x   77% 33% η ös s z  80% belül felül : : 21.1

 C, 17  C, alul felül : :  6  C, 11.5

 C, 29 % 38 % 70 % 26 % alul kívül : :   9.0

 C, 12.6

 C, 60 % 80 % η t η x   80% 29% η ös s z  82%

A páralecsapódás elkerülése a kürtőben viszonylag egyszerű számítási kérdés:

A külső és belső téli méretezési légállapotok ( vételével meghatározható a külső oldali kürtőfal szükséges hővezetési ellenállása (anyaga,

t

és hővezetési f ) figyelembe tényezője, vastagsága).

Az elszívott távozó levegőből extrém körülmények esetén esetlegesen periódusban a száraz külső levegő felveszi, és így visszajut a helyiségbe.

mégis kicsapódó minimális nedvességet a befúvási

2.) kondenzáció a kürtőben



Nyári éjszakai passzív hűtés („free cooling”) – nincs irányváltás

Temperature chart Summer night, free cooling 2008.08.13. 15:00 - 2008.08.14. 15:00 Ventilation time: 21:05 - 7:05 Measurement interval: 1min

30 28 26 24 22 20 38 36 34 32 t elszívás t befúvás t t belső külső t (outdoor) t (HS5) t (indoor) t (NF5)

Time [h:mm]

A télinél jóval kisebb hőmérséklet-különbségek és a rövidebb üzemidő miatt a hűtési megtakarítás a fűtésinek csak töredéke, 10…30-ad része lehet!

Mintaprojekt Debrecenben (csiszolt tégla)

(belső nézet)

Mintaprojekt Budapesten (befejezett, csiszolt tégla)

Mintaprojekt Biatorbágyon (befejezett, csiszolt tégla)

Mintaprojekt Kecskeméten (befejezett, hagyományos tégla)

Mintaprojekt Oroszlányban (befejezett, csiszolt tégla)

Épülő mintaprojekt Törökszentmiklóson (hagyományos tégla)

Mintaprojekt Budapesten (befejezett, hagyományos tégla)

Mintaprojekt Budapesten

Négy éve üzemelő mintaprojekt Budapesten

Szellőzési állapotváltozások h-x diagramban

Mintaprojekt Budapesten: CO 2 koncentráció

Külső homlokzati hőkamerás felvétel

Szellőző kürtő kialakítási lehetőségei: • csiszolt téglafalazat (vékony ragasztóhabarcs vagy PUR-hab) • hagyományos téglafalazat (vastaghabarcs) bennmaradó EPS kirekesztő sablon • hagyományos téglafalazat (vastaghabarcs) többször használható sablon (EPS)

Vezérlés-szabályozás megoldásai: Mikrokontroller (PIC technlógia), osztott intelligencia – RS-485 kommunikáció

A szellőzés vezérlési-szabályozási kivitelei

FluctuVent TERMO

- alapkivitel: – központi vezérlés, nyári éjszakai passzív hűtés (2 db

t

érzékelő) – szűrőcsere szükségessége és meghibásodás jelzése, tűzvédelmi funkció – szellőzési, hőmérséklet, teljesítmény/energia fogyasztási/megtakarítási adatok (kW, kWh, m 3 földgáz, CO 2 egyenérték, COP, SPF) kijelzése…

FluctuVent HYGRO

– alapkivitel, plusz: – téli központi PWM páraszabályozás (2 db ϕ érzékelő)

FluctuVent MULTI

– alapkivitel, plusz: – téli helyi PWM páraszabályozás (1 db ϕ érzékelő helyiségenként)

A

FluctuVent

szellőző rendszer alkalmazható:

o

passzív- és nem passzívházakban,

o

hagyományos és csiszolt tégla falazatban egyaránt,

o

mindenféle falszerkezetű építési mód esetén (téglakürtő akár vályog falazatba is beépíthető),

o

családi házakban, társasházakban, lakóparkokban, hétvégi házakban, nyaralókban,

o

ahol a központi szellőzés túl drága volna: kis irodák…

A

FluctuVent

szellőző rendszer jellemzői, előnyei:

● hagyományos és csiszolt égetett üreges agyagtégla falazatokban is alkalmazható, ● nincsenek légcsatornák, nem foglal el helyet sem a helyiségekben, sem a lakásban, ● teljesen kizárja a páralecsapódás és a penészesedés lehetőségét, ● ~20 m

3

/h egészséges, friss levegő (CO ● kétfokozatú szűrés, cserélhető szűrőlapok (G2 fokozat, opció: G4 pollenszűrő belül), ● ideális, kiegyenlített szellőzés minden egyes helyiségben, ● kevésbé szárítja a levegőt, mint a frisslevegős szellőzések: kellemesebb komfort, ● egyszerű tervezés, beépítés és üzemeltetés, könnyű és gyors szerelés, ● üzembiztos: 12 VDC Arctic Cooling F12 PWM ventilátorok (MTBF 400 000 óra!), ● gazdaságos üzemelés, helyiségenkénti igénye csak 3…5W, illetve >35kWh/év, ● egész évi programozott automatikus üzemelés kézi beavatkozási lehetőséggel, ● figyelmeztetés légszűrőcsere szükségességére, meghibásodás kijelzése, tűzjelzés ● nagyon csendes: működése legfeljebb 1 dB(A) hangnyomásszint növekedést okoz, ● alapkivitel: TERMO 2 , por, szagok…), 0.3…0.5 1/h légcsereszám, – nyári éjszakákon passzív hűtés a külső friss levegővel, ● HYGRO

központi,

MULTI helyiségenkénti páratartalom szabályozású kivitel (téli időszakban), ● teljesen környezetbarát szellőző rendszer (gyártása és üzemeltetése is), ● >75% hatásfokú hővisszanyerés hőszigetelés nélküli téglafal esetén, ● >50 m

3

/év földgáz megtakarítás egy átlagos 4mx4mx2.5m-es helyiségben, ● >25 kWh/m

2

,év fajlagos fűtési energia megtakarítás, ● SPF>10 – a visszanyert hőenergia és a befektetett villamos energia aránya, ● igen „pénztárcabarát”: ára csak 35...40%-a a központi lakásszellőzőknek.

Magyar Energia Szimpózium – MESZ 2013, Budapest, 2013. 09. 26.

A szellőző tégla:

FluctuVent

hővisszanyerő szellőzés

Csiha András

épületgépész mérnök, ny. főiskolai docens ETÜD+ Mérnökiroda és Kereskedelmi Bt, Debrecen [email protected], [email protected]

www.etudbt.t-online.hu