TÚLMÉRETEZETT GÁZKAZÁNOK HATÁSA AZ ENERGIAFOGYASZTÁSRA

Túlméretezett gázkazánok hatása az energiafogyasztásra

Az épületgépészeti rendszerekben gyakran találkozhatunk túlméretezett berendezésekkel, melynek oka, hogy a tervezők és kivitelezők túlságosan a biztonságra törekedtek, vagy rosszul végezték el a méretezést, de akár az is, ha egy felújítás során az épületet, fogyasztókat korszerűsítik, azonban a hűtő- és fűtőberendezéseket változatlanul hagyják. Az épületgépészeti rendszerek közül talán a kazánok esetében találkozhatunk a legtöbbször túlméretezéssel, ez azért probléma, mert általánosságban kijelenthető, hogy a csak fűtésre szolgáló berendezéseknél a fűtési idény több mint 80%-ában a méretezési teljesítmény felénél kisebb teljesítményre van szükség. A teljes terheléssel való üzemelés csak nagyon rövid időszakra jellemző, ezért a túlméretezés hatása itt még jelentősebb.

Az alábbiakban egy elméleti számítás segítségével kerül bemutatásra, hogy hogyan változik a különböző mértékben túlméretezett hagyományos gázkazánok éves energiafogyasztása. A vizsgált teljesítmények úgy lettek felvéve, hogy a pontosan méretezett kazán névleges teljesítménye 10 kW, mivel ez felel meg egy átlagos családi ház méretezési hőigényének, a legnagyobb vizsgált túlméretezett kazán névleges teljesítménye pedig ennek a duplája. A kazánok energiafogyasztása attól függ, hogy a szükséges hőigényt milyen hatásfokon tudják előállítani, a kazán hatásfoka pedig a kazán terhelésének a függvénye. A vizsgálat során az az egyszerűsítés lett alkalmazva, hogy a kazánokat csak fűtésre használják, használati melegvíz készítésére nem.

Kazánterhelés

A kazánterhelés az aktuális hőigény és a névleges hőteljesítmény hányadosa, ahol az aktuális hőigény a külső hőmérséklet függvénye, a névleges hőteljesítmény adott. Az egyes teljesítményekhez tartozó terhelések az alábbi ábrán láthatóak: 1. ábra Kazánterhelések Megfigyelhető, hogy a túlméretezett kazánok a méretezési külső hőmérséklet környezetében is már csak alacsony terhelésen tudnak üzemelni, például a 20 kW-os kazán 50%-os terhelésen üzemel –13°C-on. Ahhoz például, hogy egy 10 kW méretezési hőszükségletű családi ház teljes terhelésen használjon egy 20 kW-os, csak fűtést ellátó kazánt, a külső hőmérsékletnek –47°C-nak kellene lennie.

Kazánhatásfok

„A hagyományos kazán esetében az állandó kazánvíz hőmérséklet miatt a készenléti veszteség állandó. A kazán terhelés csökkenésével a készenléti időszak hossza nő az égő üzemidő hosszához viszonyítva, ezért ez jelentős kazánhatásfok romlást jelent.”1 A terheléstől függő kazánhatásfok általánosságban az alábbi diagram segítségével állapítható meg, mely már tartalmazza a szakaszos üzem hatását:

2. ábra Kazánhatásfok1

Ennek megfelelően látható a 3. ábrán az egyes túlméretezett kazánok hatásfoka a külső hőmérséklet

függvényében:

3. ábra Túlméretezett kazánok hatásfoka

A méretezési külső hőmérséklet környezetében vannak egymáshoz a legközelebb a hatásfokgörbék, tehát itt jelentkezik legkevésbé a túlméretezés hatása. Ennek az az oka, hogy a méretezési külső hőmérséklet környékén még kevésbé jelentkezik a készenléti üzem vesztesége.

Éves energiafogyasztás

A kazán éves hőenergia szükséglete az alábbi képlettel határozható meg:

azaz összegezzük az egyes külső hőmérsékletekhez tartozó hőigényeket, figyelembe véve a külső hőmérséklethez tartozó kazánhatásfokot és a hőmérséklet előfordulási idejét.

Budapesti hőmérsékleti adatokkal számolva az alábbiak az eredmények: A kétszeresen túlméretezett kazán energiafogyasztása körülbelül 5%-kal nagyobb, mint a pontosan méretezett kazáné, ami ugyan nem tűnik soknak, azonban itt nem különböző minőségű berendezésekről van szó, hanem egy nem megfelelően kiválasztottról. A túlméretezés nem csak az energiafogyasztásra van hatással, például a berendezés élettartamát is rövidíti a több ki-be kapcsolás miatt. Szerencsére a korszerű kazánok már képesek teljesítményszabályozásra, illetve a kondenzációs kazánok esetében máshogyan alakulnak az eredmények, azonban a régebbi, hagyományos kazánok esetén érdemes ezzel is számolni.

Sóki Rudolf

1Baumann M., Dr. Csoknyai T., Dr. Kalmár F., Dr. Magyar Z., Dr. Majoros A., Dr. Osztroluczky M., Szalay Zs., Prof. Zöld A.: ÉPÜLET-ENERGETIKA, SEGÉDLET, 2009. április, Kiadja: PTE Pollack Mihály Műszaki Kar, ISBN 978-9637298-31-8

Kép forrása: Shutterstock

Éves energiafogyasztás [kWh]

10 12

Kazánméret (kW)

14 16 18 20

22 917 23 163 23 397 23 614 23 815 24 004

1. táblázat Kazánok éves energiafogyasztása