Földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyúk
2009. október 12. | támogatott cikk | | 0 |
Napjainkban a környezeti problémák miatt teljes joggal fordulunk a megújuló energiaforrások, illetve az azokat is hasznosító berendezések felé. A hőszivattyús technika segítségével a levegőből, a vízből, a talajból nyerhetünk plusz energiát. Számtalan szakcikk jelent már meg, még ezen újság hasábjain is, amely felhívta a figyelmet a technológia hatékonyságára és alkalmazhatóságára. A köztudatban a hőszivattyú egy olyan elektromos berendezés, amely az otthonainkban található hűtőnél látható körfolyamat megfordításával képes a környezetből „hőt szivattyúzni” a fűtendő térbe. Ez alapvetően igaz is, csakhogy nem minden berendezés az elektromos kompressziós elven működik. Olvashattunk már ebben az újságban kiváló szerzőtársaktól olyan érdekes ismertetőket, amelyek gázmotorral hajtott hőszivattyúkról szólnak. Az ilyen berendezéseknél az elektromos kompresszort gázmotorral hajtott kompresszorral váltják ki. Jelen cikkemben egy olyan földgázt használó hőszivattyús technológiára kívánom felhívni a figyelmet, amely nem mechanikus kompresszió révén tartja fenn a körfolyamatot, hanem termikus kompresszió alkalmazásával. Ezek a berendezések a gáz abszorpciós hőszivattyúk (GAHP).
Miért a földgáz?
A földgáz energiaegységre számított szén-dioxid-kibocsátása 28 százalékkal kisebb, mint a nyersolajé, és 44 százalékkal kevesebb, mint a kőszéné. Ez azt jelent, hogy a földgáz a leginkább környezetbarát fosszilis tüzelőanyag, ugyanis elégetésével kerül a legkevesebb szén-dioxid a levegőbe. A környezet károsítását legnagyobb ütemben a környezetbarát megújuló energiaforrásokra támaszkodva lehet csökkenteni, mivel normális körülmények (értsd ésszerű felhasználás) esetén a megújuló természeti erőforrások újratermelődnek.
A környezetvédelem mellett a fenntartható fejlődés az energetika másik fontos problémája. A fenntartható fejlődés az emberi életminőség javulását jelenti úgy, hogy közben a támogató ökoszisztémánk eltartó képességének határain belül maradunk. Az energetikában ez úgy értelmezhető, hogy miként tudjuk kielégíteni a hosszú távon egyre növekvő energiaszükségletünket, oly módon, hogy a környezetünket és energiaforrásainkat egyre kevésbé vesszük igénybe. A fenntartható fejlődés követelményét figyelembe véve a természettudományos megoldás viszonylag egyszerűnek tűnik: olyan ütemben szabad felhasználni a megújuló természeti erőforrásokat, amilyen ütemben azok újratermelődnek.
A megújuló környezetbarát energiaforrások közül világ jelenleg a bio-, a víz-, a geotermikus, a szél- és a napenergia-hasznosítására rendelkezik kiforrott technológiával. Jelenleg gazdaságosan ezen energiaforrások csak speciális esetekben és szűk körben alkalmazhatók. A földgáz önmagában nem megújuló energiaforrás, azonban más természeti erőforrásokkal kombinálva meghatározó szerepet játszik egy összességében fenntartható rendszer kialakításában. A földgázt előnyben kell részesíteni az egyéb hagyományos fosszilis energiahordozókkal szemben, a fenntartható energiagazdálkodásba való átmenet során.
Magyarországon a földgáz a legelterjedtebb energiahordozó fűtésre és használati melegvíz-előállításra. Világviszonylatban is kiemelkedő a hazai földgázhálózat és a földgázzal ellátott települések és épületek száma. A már földgázzal ellátott épületek esetében nincs szükség hálózatfejlesztésre, vezetéképítésre. A földgáz primer energiaforrás, és szállítása, tárolása megoldott, továbbá nem jár nagy veszteséggel átalakítása, ezért igen hatékonyan használható energiahordozó.
Miért a földgázos hőszivattyú?
Az direkt földgázos tüzelésű abszorpciós hőszivattyú hűtő vagy fűtő módban tud működni, egyes típusai egyidejűleg tudnak fűteni és hűteni. Alkalmazásával jelentősen csökkenthető a primer energiafelhasználás és a CO2-kibocsátás. A leggazdaságosabb földgáztüzeléses hőtermelő rendszer energetikai besorolása A+++ . Jól kiegészíthető kazános rendszerekkel, így csökkentve a beruházás költségeit, de nem jelentősen rontva a hatékonyságot.
Ezen berendezések az ammóniát mint hűtőközeget, a vizet mint abszorbert használják az 1. ábrán látható módon kialakított abszorpciós körfolyamatban.
1. ábra Ammónia-víz abszorpciós hőszivattyú működése
A földgáztüzeléses abszorpciós hőszivattyúban a körfolyamatot nem mechanikus (kompresszor) energia tartja működésben, hanem bevitt hőenergia, amit gáztüzeléssel biztosítunk. Tehát a földgáztüzeléses hőszivattyú egy kazán és egy abszorpciós hűtőgép kombinációja, amely egyaránt alkalmas fűtésre és hűtésre is, egyes típusai akár egyidejűleg is. A fentiek értelmében a földgázos abszorpciós hőszivattyúkban nincsen kompresszor, és viszonylag kevés mozgó alkatrészt tartalmaz, ezért kevesebb rezgéssel és zajjal jár a működése. A relatív egyszerű felépítése miatt karbantartási igénye szerénynek mondható.
Földgázos abszorpciós hőszivattyúk alkalmazásai
Hőfelvevő és hőleadó közeg szempontjából lehetnek levegő–vizes és vizes–vizes kialakítású abszorpciós hőszivattyúk. A levegő–vizes kialakítás nagy előnye, hogy külső elhelyezés miatt nem foglal el hasznos teret az épületen belül. A berendezésben található földgáztüzelésű kondenzációs kazánnak köszönhetően gázfelhasználási hatékonysága (GUE) igen jó, még -20 ˚C-os külső hőmérsékleten is eléri a kondenzációs kazánok hatékonyságát. Magyarországon az átlagos téli hőmérséklet 5-7 között változik, ezen a hőmérsékleten a berendezés gázfelhasználási hatékonysága 1,4, miközben az előremenő víz hőfoka 50 ˚C, ami azt jelenti, hogy közel 35%-kal jobb, mint a kondenzációs kazánoké.
Természetesen a vizes-vizes kialakítás esetén lehetőség van talajszonda vagy nyílt kút, esetleg felszíni vizek alkalmazására is a hagyományos (elektromos) hőszivattyúknál alkalmazott feltételek mellett. A földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyúk esetében közel 30-40%-kal kevesebb talajszonda szükséges, mint az azonos teljesítményű elektromos hőszivattyúk esetében.
2. ábra Abszorpciós és elektromos hőszivattyúk szondáinak száma
Abban az esetben, ha az abszorpciós hőszivattyú mindkét oldalát, a hőleadó és a hőfelvevő oldalt is hasznosítani tudjuk, úgy a berendezés egyidejű hatásfoka elérheti a 230%-ot is. Ilyen alkalmazásokra van példa technológiai folyamatok esetében, vagy akár medencefűtés esetében, amikor a hőszivattyú másik oldalát mondjuk egy szálloda szobáinak hűtésére kötjük.
További fontos előnye a földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyúknak, hogy hőleadó oldaluk minden esetben víz közeg, így könnyen illeszthetők a meglévő rendszerekhez egy esetleges felújítás vagy bővítés esetén.
A földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyúkat 2004-ben kezdték bevezetni az európai piacra, Magyarországon 2008-tól érhetők el ezek a készülékek. A berendezések 35 kW-os egység-hőteljesítményűek, amelyekkel kaszkádrendszerben több száz kW-os vagy akár nagyobb teljesítményű rendszerek is építhetők. Ezek a hőszivattyúk alkalmasak viszonylag magas, 60 ˚C-os előremenő vízhőfokkal is működni, miközben a teljesítményük nem csökken olyan mértékben, mint az elektromos készülékek esetében.
Az új beruházások vagy akár a felújítások során nem érdemes a teljes hőt ilyen berendezések alkalmazásával előállítani. Minden esetben egy az adott rendszerre vonatkozó egyszerű optimalizációs számítás alapján érdemes a hőszivattyúk teljesítményét megválasztani, a maradék hőt pedig hagyományos hőtermelővel előállítani. A hazai klimatikus viszonyokat is figyelembe véve így is könnyedén kialakítható olyan bivalens hőtermelő rendszer, amelynek éves hatásfoka a 125-130%-ot is elérheti. Természetesen ez speciális esetekben tovább növelhető.
Összefoglalva megállapítható, hogy a földgáz, mint energiahordozó fontos szerepet játszhat a fenntartható fejlődés során a megújuló energiaforrásokkal kiegészítve. A földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyú ennek a folyamatnak lehet egyik fontos készüléke, amely alternatív választási lehetőséget biztosít azon beruházóknak, akik a környezettudatos döntéselőkészítési folyamatban a villamos hőszivattyúk mellett más hatékony hőszivattyús megoldást keresnek. Ezen berendezések hozzájárulhatnak a primerenergia-hatékonyság növeléséhez, az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentéséhez, és jó példáját mutatja, hogy miként lehet a megújuló energiaforrásokat földgáz alapon hasznosítani.
Fővárosi Gázművek Zrt.
Budapest, Köztársaság tér 20.
Telefon: 06 (40) 474-474
Fax: 06 (1) 477-1195
E-mail: kommunikacio@fogaz.hu
Web: www.fogaz.hu
Forrás:
Lukácsi Péter – Natural Gas Cooling and Gas Heat Pumps, International Gas Union WOC 5 SG 5.2 Item Report
Robur – Hydronic Heating Systems with Modulating Condensing Absorption Heat Pumps
Ferruccio De Paoli (Robur) Presentation – GAHP, Gas Absorption Heat Pumps
www.robur.it
www.asue.de
www.energiaklub.hu
Hozzászólás
A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.
