Jó esélyek nyílnak a fatüzelés előtt
Új épületeknél kötelező lesz a 25 százalék megújuló energia
2021. október 12. | Keszthelyi István | | 0 |
A kályhás szakma lehetőségeit akár kedvezően is befolyásolhatja az az uniós jogszabály, amely kimondja, hogy 2022. június 30-át követően csak közel nulla energiaigényű, azaz BB-besorolású épületek vehetők használatba. Ez azt jelenti, hogy a teljes energiafelhasználás 25 százalékát megújuló energiatermelésnek kell – adott esetben ez fatüzelés is lehet – biztosítania az épületben. Alábbi írásunk ennek az irányelvnek a részleteit és lehetséges következményeit járja körül.
A cikk a Magyar Épületgépészet 2021/9. számában jelent meg, melynek tartalomjegyzéke itt letölthető.
Magyarországon a megtermelt energia körülbelül 40 százalékát a háztartások energiafogyasztása teszi ki. Ez a szám az Európai Unió átlagában csak 26,5 százalék. Magyarország a fűtés szempontjából a tíz legpazarlóbb ország között van, annak ellenére, hogy a lakosság elég jelentős hányada csak pár helyiséget fűt lakhelyéből.
Többek között ezért 2010. május 19-én az Európai Parlament és a Tanács elfogadta az épületek energiahatékonyságáról szóló 2010/31/EU irányelvet, amely alapján három magyar rendelet tekinthető mérföldkőnek:
- A 176/2008. (VI. 30.) Kormányrendelet, amely az épületek energetikai jellemzőinek tanúsításáról szól.
- A 312/2012. (XI. 8.) Kormányrendelet, amely az építésügyi és építésfelügyeleti hatósági eljárásokról és ellenőrzésekről szól, valamint az építésügyi hatósági szolgáltatásokat szabályozza.
- A 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet, amely az épületek energetikai jellemzőinek számítási módszerét adja meg.
A 2010/31/EU irányelv egyik legfontosabb aktuális megállapítása, hogy 2020. december 31-ét követően csak közel nulla energiaigényű épület (BB besorolású, vagy jobb) építhető.
A Nemzeti Energiastratégia energiahatékonyságról szóló fejezete 2021. január 1-ét követően évente 30-40 ezer új épület építésével számol, amely egyben egy jelzés a lehetséges piac méretére is. Az új energetikai minősítési osztályozás, amelyet a 176/2008. (VI. 30.) Kormányrendelet bemutat a korábban tíz szintű besorolás helyett, már 12 besorolási tagolást határoz meg:
Bevezetésre került a megújuló részarány fogalma és meghatározásra került az úgynevezett 25 százalékos érték:
ahol
Esus min – a minimálisan alkalmazandó megújuló energiaigény mértéke,
EP méretezett – az 7/2006. TNM rendelet 2. melléklet XII. része szerint meghatározva az épület számított összesített energetikai jellemzője.
A „BB” kategória eléréséhez a teljes energiafelhasználás 25 százalékát el kell érnie a megújuló energiatermelésnek az új épülettel összefüggésben, továbbá ezt számítással is igazolni kell.
Érdekes, hogy önmagában a külső határolószerkezetekre vonatkozó hőátbocsátási érték követelményeket legutóbb 2018-ban szigorította a 7/2006. TNM rendelet, és a közhiedelemmel ellentétben EZ NEM VÁLTOZIK 2020 UTÁN SEM!
Egy átlagos méretű családi háznál ezeket a követelményeket példaként az alábbiak szerint lehet elérni:
- homlokzati fal: Klíma tégla + 6 cm sima EPS hőszigetelés = 0,235 W/m²K,
- padlásfödém: fafödém 25 cm kőzetgyapot hőszigeteléssel = 0,162 W/m²K,
- talajon fekvő padló/lábazati fal: 10 cm lépésálló EPS a padlóban, 5 cm XPS a lábazaton = 0,3 W/m²K,
- nyílászárók: 3 rétegű üvegezés = 1,15 W/m²K (ez a nyílászáró üveg-tok arányának függvényében változik).
Ahhoz persze, hogy az épület megfeleljen az egyes épületszerkezetek megfelelőségén túl az épület egészére vonatkozóan is, megfogalmaznak energiahatékonysági elvárásokat, a fajlagos hőveszteségtényező követelményértékének formájában. E fogalomról elegendő annyit tudni, hogy az épület egészét vizsgálja meg, az alapján, hogy egy légköbméter épülettérfogatra mennyi hőveszteség jut. A számértéket az energetikai tanúsítás során egy bonyolultnak mondható képlettel számolja ki az energetikus mérnök, figyelembe véve a fűtött légtérfogatot, a lehűlő felületek jellemzőit és az épület tájolását (benapozottságát) is.
Ezt követően jöhet a ház kitöltése tartalommal, ami a világítást és az épületgépészetet jelenti a rendeletek szempontjából. Itt nem vesszük figyelembe a szokásos villamos fogyasztókat sem (számítógép, háztartási gépek stb.) és az egyéb hőfejlesztő technológiákat, mint például egy gáztűzhely.
Az épület teljes energiafogyasztását úgynevezett primer energiahordozóra, mint „összesített energetikai jellemző”-vel kell kiszámítani. Ez a mérnöki szakkifejezés azt jelzi, hogy az épület egy négyzetméter alapterületére jutó éves energiafogyasztása mekkora. Ez az érték számításba veszi az épületgépészeti berendezések hatásfokát, a szabályzást, a felhasznált energiahordozókat.
Hazánkban a vonatkoztatási primer energiahordozó a földgáz. Így például a nappali villamos áram valós teljesítményét 2,5- tel kell szorozni, a völgyidőszaki áramot 1,8-cal, de a tűzifából nyert valós teljesítményt például 0,6-tal. A szabályozás, egyéb hatásfokok, tárolás, a használt segédenergiák miatt maga a számítás elég bonyolult, amivel e cikkben nem érdemes foglalkozni, de az épület éves primerenergia-fogyasztása nem haladhatja meg a 100 kWh/m² értéket. Ha az épület összesített energetikai jellemzője 100 kWh/m²a-nál több, az épület nem éri el a BB minősítést, a közel nulla energiaigény követelményszintjét nem teljesíti, így használatbavétele nem szabályos.
Ezt a követelményt tovább tarkítja, hogy ezen felül az épületben, a telken, vagy az épülettel összefüggésben a közelben épült egyéb gépházban az épület összesített energetikai jellemzőjéhez képest 25% megújuló energiát kell termelni, amelyet fel is használhatunk, vagy akár el is adhatunk másnak.
Ehhez az alábbi megújuló energiahordozók vehetők figyelembe: tűzifa, egyéb biomassza, biomasszából közvetve vagy közvetlenül előállított energia, a biogázok energiája, fapellet, agripellet; nap-, szél-, vízenergia, geotermikus, „hidrotermikus, légtermikus” energia; illetve a távhő is bizonyos esetekben.
Cikkünkben a cél az, hogy arra fordítsunk figyelmet, hogy miként érhető el az energetikai követelmény és a megújuló energiahasználat a cserépkályhás szakembergárda segítségével.
A szakma egyértelműen a szilárd biomassza alapú berendezések köré szerveződik. A kazánházi elhelyezésű fatüzelésű, faelgázosító és pelletkazánok szintén jól használhatók az energetikai célok eléréséhez, azonban ezek nem képezik a szakma piacát. Ugyancsak ki kell zárnunk azokat a megoldásokat, ahol gyári komplett, esztétikailag önálló felállításra tervezett kályhák pelletkályhák, kandallók kerülnek alkalmazásra.
Vannak azonban szép számban olyan sorozatgyártású beépíthető tűzterek és pelletkazánok, amelyek csak egy kályhás szakember segítségével válnak a ház méltó berendezésévé, nem beszélve az egyedi építésű cserépkályhákról, tömegkályhákról stb.
Azért nem könnyű a célbeli felvetésre a válasz, mert sok szabályt kell egyidejűleg figyelembe venni.
A 7/2006. TNM rendelet 4. melléklete például kizárhatónak tartja azokat a biomassza alapú fűtési berendezéseket, amelyeknek kezelési igénye egyhetes, vagy annál gyakoribb. Ez azt jelenti, hogy a tervezői programban külön indokolni kell, ha például egy cserépkályhát tervezünk alapfűtésre, ami naponta igényel beavatkozást, de szabad ilyen megoldást is választani.
Mivel a cserépkályhás szakma fókusza egyértelműen (akár egyedi berendezésekkel is) a fűtési igények kiszolgálása, ezt a területet kell elsősorban megvizsgálni.
Ehhez először vegyük figyelembe, hogy egy átlag családi házban hogyan alakulnak az összesített energetikai jellemző összetevői, így közelebbi képet kapunk, hogy mivel lehetne elérni a 25% részarányt.
Egy általánosságban igaz, családi házaknál jó nagyságrendi energiaösszetételt mutat az alábbi összefüggés:
azaz 100=40+35+10+10+5
Ebből látszik, hogy a fűtés biomassza alapú megoldása lehetséges volna, hiszen kb. 40%-ban részesül az összetételben. Ez a szám azonban, ami kondenzációs kazánt alapul véve standard, másként alakul, ha különböző berendezésekkel operálunk, az energetikai jellemző fűtésre vonatkozó része ugyanis szintén elég összetett számítást igényel.
A fűtés fajlagos primerenergia-igénye képlettel:
[kWh/m²a]
Az összefüggésben az első tagon belül a nettó hőigény plusz a teljesítményillesztés, a hőtárolás és hőelosztás vesztesége, a második zárójelben a berendezés teljesítménytényezőjének, a berendezés által a hőigényből lefedett energia aránynak és a fűtés primerenergia-átalakítási tényezőjének szorzata, míg a harmadik kiegészítő összegben a keringetési-tárolási és a villamos segédenergia igény áll a villamos áram primerenergia-átalakítási tényezőjével szorozva.
Ezekből a tényezőkből például egy radiátoros fűtéshez kapcsolt pelletkályha esetében akár mindet figyelembe kell venni, de egy cserépkályhánál csak néhány elem lesz releváns. A jobb használhatóság kedvéért táblázatosan összefoglalom a fatüzeléssel kapcsolatos legfontosabb tényezőket:
| Hőleadás illesztési vesztesége | qf,h | |
| Kályháknál | 15 | kWh/m²a |
| Kandallóknál | 10 | kWh/m²a |
| Teljesítménytényező | Ck | |
| Faelgázosító kazán | 1,2 | |
| Pelletkazán | 1,49 | |
| Cserépkályha | 1,6 | |
| Fatüzelésű kazán | 1,75 | |
| Kandalló | 1,8 | |
| Vegyes kazán | 1,85 | |
| Primerenergia-átalakítási tényező | ef | |
| Minden száraz biomassza | 0,6 | |
| Villamos segédenergia igény | qk,v | |
| Kézi üzemeltetésű berendezések | 0 | kWh/m²a |
| Fatüzelésű kazán szabályozva | 0,19…0,07 | kWh/m²a |
| Pelletkazán | 1,96…1,71 | kWh/m²a |
Ennek alapján, ha elvégezzük egy alapfűtést biztosító cserépkályha esetére a számítást, a következőt kapjuk:
kWh/m²a
Látható, hogy a diktált adatok miatt rontjuk az összesített energetikai jellemzőt 12,8 kWh/m²év-vel, amit mondjuk, sajnos jóval vastagabb hőszigeteléssel kell kompenzálni, hogy a nettó hőigényt levigyük 26 kWh/m²év-re, mert így lesz a cserépkályhás megoldásunk energetikai jellemzője 40 kWh/m²év. Így végül 26 kWh/m²év megújulót használunk fel, ami már elegendő.
Ha egy kétcsöves vízfűtésre dolgozó pelletkazánra végeznénk el a számítást, akkor a 40 kWh/m²év értéket hőszigeteléssel 28-as értékre kellene csökkenteni, hogy a BB besorolást megtarthassuk.
A fentiek alapján tehát egyértelműen lehetséges a cserépkályhás szakemberek bevonásával a kívánt energetikai jellemzők elérése, azonban a minimálisan szükségesnek látszónál jobb hőszigeteltségű épületeket kell hozzá tervezni, mert a diktált számítási tényezők rontják az épület jellemzőit, amit kompenzálni kell.
A jobb hőszigeteltségű épület építésének egy másik alternatívája, ha fűtésen kívül más energiatagot javítunk. Látható, hogy a fűtés után a melegvíz-készítés a második legnagyobb energiafogyasztó egy átlagos lakóépületben. Így például a melegvízkészítés energetikai jellemzőit is javítjuk. Mivel hazánkban 2000 óra felett van a napsütéses órák száma, kézenfekvő lehet a kedvező áron telepíthető napkollektorok alkalmazása HMV (Használati Meleg Víz) készítésére. A rendszer értelemszerűen nem képes 100%-ban ellátni a háztartást, mert téli viszonyok között általában a napenergia erre nem elegendő. Így a HMV készítésére más hőtermelőt is be kell vonni. Mivel egy átlagos, négyfős háztartáshoz célszerű egy 300 liter körüli térfogatú szoláris tároló létesítése, ennek fűtését plusz helyigény nélkül megoldhatjuk egy villamos fűtőpatronnal, célszerűen „éjszakai áramról”, vagy egy kondenzációs fűtő falikazánnal indirekt fűtéssel.
Nézzük meg egy-egy számpéldán, hogy sikerülhet-e egy átlagosan jó épületszerkezet mellett egy cserépkályhával és napenergiával kiegészített HMV termeléssel elérni a szükséges energetikai szintet.
Ehhez meg kell határoznunk a 7/2006. TNM rendelet szerint a HMV készítés fajlagos primerenergia igényét. A rendelet szerinti képlettel:
[kWh/m²a]
Az összefüggésben lévő qHMV lakóépületeknél 30 kWh/m²a a rendelet szerinti normatíva, majd az első tagon belül a nettó hőigény plusz az elosztás és a hőtárolás vesztesége, a második zárójelben a berendezés teljesítménytényezőjének, a berendezés által a hőigényből lefedett energia aránynak, és a használt energiahordozó primerenergia átalakítási tényezőjének szorzata, míg a harmadik kiegészítő összegben a cirkulációs és a villamos segédenergia igény áll a villamos áram primerenergia-átalakítási tényezőjével szorozva.
1. példa
Vizsgáljuk meg azt az esetet, amikor a napkollektoros rendszert a szoláris tárolóba épített völgyidőszaki árammal, egy villamos fűtőelemmel egészítjük ki. Induljunk ki abból, hogy az alaprajzban praktikus, rövid csőhosszak vannak a tároló és a csapolók között, így nincs szükségünk cirkulációs rendszerre. Fontos feltételezés és a családi házak túlnyomó többségénél igaz, hogy az elosztó rendszer és a tároló is a fűtött téren belül van.
100 m²-es épület esetén ilyenkor az elosztási veszteség a rendelet alapján 24%, míg a tárolási veszteség 10%.
Ha a 150 fűtési napra azt feltételezzük, hogy akkor nem működik a szolár rendszer, viszont a fűtési idényen kívül igen, jól becsüljük a valóságot. A szoláris rendszer tehát 60%-ban tudja kiszolgálni az épületet, 40%-ban szükséges a villamos előállítás. A villamos előállítás teljesítménytényezője 1, és éjszakai áramnál a primerenergia-átalakítási tényező 1,8.
A napkollektoros rendszer teljesítménytényezője 1,5 körüli, bár erősen függ a kollektor konstrukciójától és a rendszertől, mivel azonban megújuló energia, a primerenergia-átalakítási tényező értéke nulla. Az EC értéke szintén nulla, mert nincs cirkuláció, míg az EK értéke a rendelet szerint ebben az esetben 0,3. A nappali villamos áram a segédenergiához 2,5-ös szorzóval érvényes.
Ennek alapján:
kWh/m²a
Látható, hogy az energiaösszetételben feltételezett arányhoz képest kissé javult a helyzet, de a 12 kWh/m²a hátránynak csak a felét sikerült ledolgozni.
A hazai beruházási árak miatt azt feltételezzük, hogy ameddig lehetséges földgáz alapon, kondenzációs kazánokkal fedezni a hőenergia igényeket, ez elterjedtebb lesz a viszonylag drága és emellett sok apró kényes gondot felvető hőszivattyús rendszerekhez képest.
2. példa
Vizsgáljuk meg ezért azt az alternatívát, amikor a napkollektoros rendszert a szoláris tároló kondenzációs fűtőkazánról működtetett indirekt fűtésével egészítjük ki. Korábbi feltételezéseink, azaz, hogy nincs cirkulációs rendszer, és hogy az elosztó rendszer és a tároló is a fűtött téren belül van, továbbra is érvényesek.
A korábbi példához képest csak a második zárójel fog változni, mert 100 m²-es épületnél a kondenzációs fűtőkazán teljesítménytényezője 1,17-re változik és a primerenergia-átalakítási tényező 1,8 helyett 1-re. Ennek alapján:
kWh/m²a
Ezzel a megoldással tehát kompenzálható a fűtésnél fellépő kis hátrány.
A jövő tehát megnyitja a kapukat a cserépkályhás szakma előtt, amelyet csak magas etikával és magas szakmai színvonallal lehet kiaknázni.
Természetesen az épületgépészet fő trendje, hogy a földgáz helyett egyre nagyobb arányban a hőszivattyús technika veszi át a teret, amellyel egyúttal a megújuló részarány is teljesíthető. Az épületgépész tervező számára itt a legnagyobb kihívást az jelenti, hogy a hűtőkörfolyamat és a berendezés mélyebb ismerete nélkül sem optimálisan, sem hibamentesen nem alkalmazható a rendszer.
Fel kell hívni a figyelmet néhány egyéb szabályra is:
- A 7/2006 TNM rendelet szerint, ha egy fűtési rendszer 100 m²-nél nagyobb területet szolgál ki, időjáráskövető szabályozást KELL hozzá létesíteni.
- Nem vonatkoznak az energetikai szabályok az 50 m²-nél kisebb alapterületű, az ideiglenes, és az éves szinten négy hónapnál rövidebb ideig használt lakóingatlanokra.
- Ugyancsak ki kell emelni, hogy a szilárdtüzelésű egyedi helyiségfűtő berendezések tervezésére, illetve a szilárdtüzelésű kazánok címkézésére vonatkozó 2015/1185/EU és 2015/1187/EU irányelvek csak sorozatgyártású berendezésekre vonatkoznak, egyedi tervezésű és kivitelezésű berendezésekre nem (természetesen önkéntesség alapján szabad hasonló jellegű dokumentációt adni hozzájuk).
Hozzászólás
A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.
