Víz-víz hőszivattyúk alkalmazása Firenze történelmi szívében
2026. január 29. |
e-gépész|
|
0 |
Firenze felbecsülhetetlen kulturális és történelmi jelentőségű óvárosa manapság a 21. századi energetikai kihívások különleges színterét képezi. Az impozáns épületegyüttesek fűtésére és hűtésére sekély geotermikus beruházásokat végeztek el, bebizonyítva, hogy az ilyen geotermikus projektek nem csak megvalósíthatók, de kifejezetten előnyösek a toszkán főváros számára.
A geotermikus projektek helyszíne a firenzei Dóm mellett épülő múzeumkomplexum, illetve a Santa Croce Bazilika - olvasható a MGTE honlapján. Az elemzések alapján a belvárosi területeken, tehát a Palazzo Compagni és a Santa Croce környékén is, a felszín alatt közvetlenül (egy 2025-ös mérés szerint kb. 2,4 m-től 15-18 m-ig) a geológiai felépítés holocén kori alluviális-újabb üledékekből áll, amelyek elsősorban iszapos-homokos mátrixú kavicsokat, folyóteraszok kavicsait, homokjait és iszapjait tartalmazzák. A fúrások területén az alapkőzet 25 m mélyen, míg a talajvízszint a talajszinttől számított 7-8 m mélyen található. A fúrt kutak közelsége az Arno folyóhoz (700 m) biztosítja a megfelelő utánpótlást és a stabil hidraulikus viszonyokat.
Ami a környezetre gyakorolt hatást illeti, az mind a két projekt esetében megfelel a hatályos jogszabályoknak: a hidraulikai terhelés maximális változása a Dómmúzeumnál fúrt kutaknál mindössze 0,2 m, a Santa Croce Bazilika esetében pedig csupán 0,02 m. A visszasajtolás nyomán bekövetkező, télen és nyáron különböző előjelű hőmérséklet-változás legfeljebb 5°C-ra várható. Számítások szerint a télen fűtésre kivett energia nyáron közel 100%-os arányban visszapótlódik a hőszivattyú kondenzhőjéből.
A modellszámítás eredménye téli működési állapotra (kép: Alessandro Murratzu)
Mind a Dómmúzeum, mind a Santa Croce Bazilika esetében nyílt hurkú, fűtésre és hűtésre is alkalmas, alacsony hőtartalmú geotermikus rendszerek valósultak meg. Ezen (sekély geotermikus) rendszerek a Föld felszínének közelében található talajvíz (vagy más víztartó réteg) hőmérsékletét használják fel közvetlenül hőforrásként vagy hőnyelőként és kútpárokon keresztül működnek: egy kitermelő és egy visszasajtoló kúton keresztül. Kitermelés után a talajvíz egy először leválasztó hőcserélőbe kerül, amely – a működési céltól függően – a hőszivattyú elpárologtatójával vagy kondenzátorával van összeköttetésben.
A Dómmúzeumnál 2 kútpárt létesítettek, amelyek képesek ellátni a 3500 m² alapterületű és 15 000 m³ légtérfogatú épületegyüttes fűtését és hűtését. A beépített három hőszivattyú (összesített) névleges fűtőteljesítménye 765,3 kW, hűtőteljesítménye 762,6 kW. A teljesítménytényező (COP ) 4,2, az energiahatékonysági index 5,6.
A projekt elkezdéséhez szükséges volt engedélyt kérni a hatóságoktól. Az engedély megszerzéséhez egy, a talajról készített felmérés elvégzése volt szükséges, amelynek keretében egy matematikai modell segítségével bizonyították, hogy az újonnan megvalósuló kutak nem fogják károsan befolyásolni az épületegyüttes alatti hidrogeológiai és geotechnikai szerkezetet. Az engedélyt a hatóság a kérelem benyújtásától számított három hónapon belül kiadta.
1 db hőszivattyú egység fűtési és hűtési jellemzői
Névleges fűtési teljesítmény
255,1 kW
Névleges hűtési teljesítmény
254,2 kW
A hőszivattyú által felvett elektromos teljesítmény
61,1 kW
Teljesítménytényező (COP)
4,2
Előnyök és hátrányok
Az elhanyagolhatatlan jelentőségű környezetvédelmi és fenntarthatósági szempontok mellett több szempont is közrejátszott a firenzei beruházások megvalósulásában. Elsődlegesen kiemelendő a kiépített fűtő és hűtő rendszerek kedvező hatékonysági mutatója, aminek köszönhetően az épületek fenntartói igencsak alacsony energiafogyasztással és üzemeltetési költségekkel számolhatnak. A Dómmúzemnál végzett számítások szerint a hagyományos, földgázgáz alapú fűtéssel szemben akár 70-80% költségmegtakarítás is elérhető. A levegő-víz hőszivattyús megoldással való összehasonlítás pedig azt mutatja, hogy ahhoz képest a víz-víz hőszivattyúk 80 MWh-val kevesebb áramot fogyasztanak évente, ezáltal fenntartásuk nagyjából 25 000 eurót spórol meg az üzemeltetők számára. Az így termelt energiának köszönhetően ezen épületek az európai uniós irányelvi besorolás alapján a „megújuló” kategóriába tartoznak.
Hátránynak számít a magasabb kivitelezési költség a levegő-víz hőszivattyús rendszerekhez, valamint a gázkazánokból és levegő-víz folyadékhűtőkből álló hibrid rendszerekhez képest is, illetve, hogy nyitott körös rendszerek esetén sokszor nincs megfelelő vízadó réteg a helyszín alatti talajban.
Ami a talajvíz hőmérsékletét illeti, az az év folyamán viszonylag stabil, ami megbízható és állandó hőforrást biztosít a fűtéshez télen és a hűtéshez nyáron. A levegő-víz hőszivattyúkhoz képest magasabb energiahatékonyságnak köszönhetően jelentős villamosenergia-megtakarítás érhető el, amely érték annál számottevőbb, minél hidegebb a telepítési hely éghajlata. Ezzel szemben a levegő-víz hőszivattyúk teljesítménye 0 °C-nál hidegebb éghajlat esetén akár a felére is visszaeshet, nem is beszélve az esetlegesen felmerülő működési hibákról.
A nyílt hurkú rendszerek a talajvizet használják hőcserélőként, de a vizet a hőátadás után teljesen visszasajtolják az azonos rétegbe, térfogati és kémiai összetételbeli változás nélkül. Ez biztosítja, hogy a projekt ne terhelje túl a helyi vízkészleteket vagy ne szennyezze a talajvizet. A nyílt hurkú rendszereknek azonban van egy másik, egy Firenzéhez hasonlóan nagy történelmi múltú városok esetében elengedhetetlen jelentősége: ezen rendszerek telepítése igencsak „diszkrét”, amivel a hőszivattyús berendezések kompaktak lehetnek, és a kútfejek minimális felületi beavatkozást igényelnek a környezetbe. Működésük lényegében zajmentes, amely a firenzei óvároshoz hasonló sűrűn lakott területen fontos szempont. Esetünkben a toszkán főváros alatt vastag rétegben találhatók meg még a korábbi korok lenyomatai, mind középkori, mind római kori épülettörmelék formájában, így kulcsfontosságú kérdés, hogy ezen műemlékekben is a lehető leginkább minimális beavatkozás történjen.
A felvázolt olaszországi projektekben nemcsak a környezetvédelmi és nem kissé jelentős mértékű pénzügyi szempontok nyernek érvényességet, hanem az egyedi igények kiszolgálása is, mint az alkalmazkodás a népes városi elhelyezkedéshez és a kiemelkedő történelmi környezethez.
A cikk szerzője Jenei Ákos Zoltán, forrás: Magyar Geotermális Egyesület
