Manapság sokan emlegetik a korszerű fűtéseket, nem ritkán hallani ennek keretében régi, elavult technológiákat. Mitől nevezhetünk egy fűtési rendszert korszerűnek? Akkor korszerű egy fűtési rendszer, ha az éves fűtési költség a lehető legalacsonyabb értéken van. Ennek az eléréséhez több út vezet.
A korszerű fűtés ott kezdődik, hogy az épület jól hőszigetelt. A falak jó hőszigetelő-képessége mellett a nyílászárók sem szabad elhanyagolni, mivel a megfelelő ajtók, ablakok rendkívül jól fogják meg a helyiség hőjét. Manapság annyira jó a nyílászárók tömítettsége, hogy mellettük gondoskodni kell a szabályozott légcseréről, különben elfogyna a helyiségekben az oxigén és sok lenne a széndioxid.
Nézzük meg, hogy mi mindennel lehet még energiát, vagyis pénzt megtakarítani. Az energiatakarékosság nem csak a zsebünket kíméli, hanem a környezetet is. Minél kevesebb szennyezőanyagot (földgáz) kell elégetni, annál kevesebb ártalmas anyag szennyezzük a környezetünket. Fatülezés során tökéletes égés mellett annyi széndiokszid kerül a levegőbe, amennyit a fa „élete alatt” megkötött.
Modern fűtési rendszerek:
A mai korszerű fűtési rendszereket vesszük végig, mint radiátoros fűtés, felületfűtés, fan-coilos fűtés. Mielőtt azonban belevágnánk, ismerkedjünk meg azzal, hogy milyen módon képesek ezek a rendszerek a hőenergia továbbítására.
Hőterjedés típusai
1. Konvekció
A levegő áramlása útján létrejövő hőterjedés. Ezt a jelenséget a hőmérséklet-különbségből kialakult sűrűség-különbség okozza, melynek hatására felhajtóerő jön létre. Ez a folyamat megy végbe például a radiátoros fűtések esetén is. Ha a radiátor fölé hajolunk, magunk is megtapasztalhatjuk a jelenséget.
2. Sugárzás
A sugárzás esetén a hőenergia elektromágneses hullámok formájában terjed. Ehhez nincs szükség köztes, ún. közvetítő közegre (esetünkben levegőre). Ez a folyamat a különböző sugárzó fűtésekre, illetve a felületfűtésekre jellemző.
3. Hővezetés
Egy adott közegben – legyen az szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú – hőmérséklet különbségből fakadó, áramlás nélkül létrejövő hőterjedés. Ez a folyamat megy végbe, ha egy kanalat belelógatunk a forró teába, és hamarosan érezzük, hogy a kanál másik vége is forró lesz.
E három hőterjedési formának a hatását rendszerint egyszerre tapasztalhatjuk a mindennapokban. A fűtési rendszereket szokás a konvektív és a sugárzásos hő leadás aránya alapján is csoportosítani. A következő ábra jól szemlélteti ezt az arányt különböző fűtési rendszerek esetén.
Látható, hogy majdnem mindegyik fűtési rendszernél jelen van a sugárzásos és a konvektív hő leadás is.
Radiátoros rendszer
Hogyan is működik egy radiátoros fűtés. Valamilyen hő termelő (pl. kandalló, biomassza kazán, gázkazán, hőszivattyú, stb.) felmelegíti a fűtővizet, melyet csőrendszeren keresztül szivattyú segítségével eljuttatunk a radiátorokig. A radiátorokon áthaladva a víz leadja a hőt a helyiségnek. Azt a csőszakaszt, amelyikben a fűtővíz a radiátor irányába halad, előremenő vezetéknek nevezzük. A radiátorból kilépő alacsonyabb hőmérsékletű vizet tartalmazó csőszakaszt pedig visszatérő vezetéknek. A csőrendszer kialakítása alapján megkülönböztethetünk egycsöves, illetve kétcsöves fűtési rendszert. Az egycsöves rendszer esetén a radiátorból kilépő víz a vele sorba kötött következő radiátorba áramlik. A mai modern radiátoros fűtési rendszerek azonban kétcsöves rendszerek. Ez azt jelenti, hogy fűtőtestek párhuzamosan vannak kötve egymással. Ez a megoldás sokkal hatékonyabb és jobban szabályozható.
Az alábbi ábrán látható a radiátoros fűtés hőmérséklet-eloszlása a helyiség magassága függvényében.
Foglaljuk össze a radiátoros fűtés előnyeit, hátrányait. Előnye, hogy igen gyorsan reagál a szabályzásra és dinamikusan képes a leadott hő teljesítményt változtatni. A többi rendszerhez képest olcsó, könnyen szerelhető és szervizelhető.
Hátránya, hogy többnyire magas hőmérsékletű vizet kell keringetni benne a megfelelő teljesítmény leadásához. A mai modern lapradiátorok azonban már beérik 50-55°C-os előremenő fűtővíz-hőmérséklettel is, ha megfelelően lettek kiválasztva.
Padlófűtés
A technológia egyáltalán nem új, már a rómaiak is alkalmazták. Ők a padló alatt kialakított csatornákban vezettek termálvizet. A mai korszerű padlófűtések is hasonlóan működnek. A hő termelő berendezés (kandalló, biomassza kazán, gázkazán, hőszivattyú, stb.) felmelegíti a vizet, majd a szivattyú csőrendszeren keresztül eljuttatja a padlófűtési osztóhoz, amely több körre osztja azt, és a padlóban elhelyezett regisztereken (csőkígyókon) keresztül leadja a hőenergiáját a helyiségnek.
A mai modern padlófűtések többnyire 35 – 42°C -os előremenő fűtővíz hőmérséklettel üzemelnek. A padló maximális felületi hőmérsékletét már szabvány írja elő helyiségtípustól függően.
Az alábbi ábrán látható a padlófűtés hőmérséklet-eloszlása a helyiség magassága függvényében. Látható, hogy kicsi az eltérés az ideális hőmérséklet-eloszlástól.
Lássuk, melyek a padlófűtés előnyei és hátrányai:
Előnye, hogy egyenletes lesz a hőmérséklet-eloszlás a helyiségben. A nagyobb arányú sugárzásos hő leadás miatt kellemesebb komfortérzetet biztosít. Az alacsonyabb előremenő hőmérséklet miatt gazdaságosabb a fűtési üzem.
Hátránya azonban, hogy lassan reagál a szabályzásra. Költségesebb a kialakítása, pontos tervezést, és kivitelezést igényel. Ha meghibásodás merül fel, akkor csak bontással lehet hozzáférni.
Fal- és mennyezetfűtés
Működésük hasonló a padlófűtéséhez. A hő termelő berendezés (kandalló, biomassza kazán, gázkazán, hőszivattyú, stb.) felmelegíti a vizet, majd a szivattyú csőrendszeren keresztül eljuttatja egy osztóig, amely több körre osztja azt, majd a vakolatba épített műanyag vezetékek segítségével adja le hőenergiáját. Az imént említett vakolatos rendszeren kívül beton szerkezetbe is be szokták építeni a vezetékeket. Sőt, azoknál a már meglévő épületeknél, amelyekben nincs fal-, vagy mennyezetfűtés, komolyabb megbontás nélkül utólag is kialakítható a felületfűtés gipszkarton panelek segítségével.
Ezen fűtési rendszerek szintén alacsony előremenő fűtővíz-hőmérséklettel üzemeltethetők (35-42°C). Ebből következik a gazdaságos üzemelés. Ezzel szemben a sugárzásos hő leadás aránya a padlófűtéshez képest magasabb. Kialakul az ember és a környező (fűtött) felületek között a sugárzási egyensúly, ezáltal magasabb hő komfortot elérve. Így további előnyt jelent, hogy a helyiség levegő hőmérséklete akár több fokkal is alacsonyabban tartható, amellyel költséget takaríthatunk meg.
További előnye, hogy hűtésre is alkalmas. Mivel hűtés esetén is sugárzással történik a hőelvonás.
Fontos megemlíteni, hogy szabályzásra gyorsabban reagál, mint a padlófűtések általában, a radiátoros fűtés azonban még mindig a legdinamikusabb ezen a téren.
Hátránya, hogy fokozottan oda kell figyelnünk, mikor képet, vagy polcot akarunk felrögzíteni a falra. Könnyen megsérthetjük a vezetékeket, és ekkor csak bontással lehet kiküszöbölni a problémát.
Mi is a puffertartály?
A puffertartály egy melegvíztároló, amely kitűnő szigeteléssel van ellátva. Feladata a meleg vizet előállító készülékek, berendezések (kandalló, napkollektor, kazán stb.) által előállított hőenergiát a későbbi felhasználás céljából tárolja. Az így megtermelt és tárolt hőenergiát a későbbiekben fűtésre, vagy meleg víz előállítására bármikor felhasználható.
Szilárd tüzelésű kazánok (fa, pellett, szén stb.) működése közben a megtermelt, de fel nem használt hőenergiát is a puffertartály eltárolja, így a tüzelőanyag lefojtás nélkül, megfelelő légfelesleg mellett tud elégni, mivel az épület felfűtését követően a kazánt nem kell lezárni.
Előnyei
Azon fűtési rendszerek amik puffertartállyal szereltek, lényegesen jobb hatásfokkal üzemelnek, ezért a fűtési szezonban kevesebb tüzelőanyagra van szükség. A hatásfok növekedése mellett és a tökéletesebb égés miatt a füstgáz összetétele is javul, így kevesebb szennyezőanyag jut a légkörbe.
A puffertartályok előnye az átmeneti időszakban mutatkozik meg lényegesen, amikor a kazán által megtermelt nagy hőenergiára nincs szükség. Ilyen esetben a puffertartály eltárolja a felesleget, így a megtermelt hőenergia nem vész el.
Másik nagy előnye a puffertartályok alkalmazásának a komfort növekedése. A fűtött épületben így hosszabb időre elnyújtható és kiegyensúlyozottabb fűtés biztosítható, ezáltal a kazán felügyeletére kevesebb figyelmet szükséges fordítani.
Egy kicsit pontosítva:
Nézzünk egy kazánt, melybe egy begyújtásnál 25kg fát tudunk betölteni és a kazánnal fűtött ház alapterülete 130m2.
A kazánba betöltött fa energiatartalma a fa fajtájától függően 3-4,4kW/kg.
Átlagos 3,5kW/kg-mal számolva a betöltött 25kg fával 87,5kW energiát tudunk előállítani.
A kazánban a fa ~3 óra alatt leég, azaz a kazán óránként 29,17kW energiát szállít. A ház hőigénye -5°C külső hőmérsékletnél 100W/m2, azaz összesen 13kW/óra, de ez a fűtés ideje alatt folyamatosan csökken, hiszen ahogy emelkedik az épületben a hőmérséklet, annál kevesebb fűtési energiára van szükség. Átmeneti időszakban, amikor pl. a külső hőmérséklet 10°C, a feleslegesen megtermelt energia még nagyobb mértékű.
Itt kell megemlíteni a kazán helytelen működtetését is. Az esetek döntő hányadában a fűtés keringető szivattyúját egy, az előremenő csőre szerelt csőtermosztáttal oldják meg. Ez a keringető szivattyút ki-be kapcsolja, lökésszerűen működik a fűtés. A radiátorokban a szivattyú kikapcsolási ideje alatt (amíg a kazán újra fel nem melegszik) a víz alacsony hőmérsékletre visszahűl és ha a kazánba visszatérő víz hőmérséklete a harmatpont alá kerül, akkor egyrészt a füstgáz kondenzáció a kazánon belül már elkerülhetetlen, (a kicsapódó savas anyagok a kazán élettartamát csökkentik).
Ezért minden fatüzelésű kazán szinte "kötelező" tartozéka a puffertartály és a kazánba visszatérő víz hőmérsékletét állandó szinten tartó termosztatikus keverőszelep.
A puffertartály beépítése mellett a kazán visszatérő ágába beépített termosztatikus keverőszelep a kazánba jutó víz hőmérsékletét állandó 65 °C -on tartja. Ezt úgy éri el, hogy az előremenő fűtővízből automatikusan kever meleg vizet a kazánba visszatérő "kihűlt" vízhez, megakadályozva ezzel a kazánon belüli füstgáz kondenzációt, növelve a tűztér hőmérsékletét, ezáltal jelentősen megemelve a kazán hatásfokát.
További előnye a termosztatikus keverőszelep alkalmazásának az, hogy a kazánba épített merülő termosztát a keringető szivattyút folyamatosan működteti, megszűnik a szivattyú ki-be kapcsolása (a kazán lökésszerű visszahűtése).
A puffertartály rendszerbe építésével a fűtés szoba termosztáttal vezérelhetővé válik. A ház felfűtését követően a szoba termosztát egyszerűen kikapcsolja a puffertartályból érkező meleg víz keringetését, azaz az épület fűtését. Amennyiben a kazán még mindig üzemel, az onnan érkező hőenergiát a puffertartály eltárolja, majd ha a szoba termosztát később bekapcsol ez a tárolt energia fűti a házat. A kazán hőmérsékletét ilyenkor is huzatszabályzóval szabályozzuk, de ebben az esetben biztonsági, korlátozó funkciója van azért, hogy a puffertartály túlfűtését elkerüljük (a puffertartály maximális hőmérséklete 95°C lehet).
