Lapunk előző száma Klíma és légtechnika mellékletének Kitekintő rovatában olvashatott a hővisszanyerős szellőztetéssel megtakarítható fűtési energia nagyságáról. A szerző német források alapján részletes leírást készített a témához kapcsolódóan, és magyarországi körülmények figyelembevételével számításokat is végzett a gépi szellőzéssel megtakarítható fűtési energia mennyiségére vonatkozóan.
Kényszerek és lehetőségek
Németországnak az energiaimport területén a külföldi szállítóktól való erős függését, főleg a földgáz vonatkozásában lendületesen csökkentenie kell. Megkövetelik ezt egyrészt az energiabiztonság és a megfizethető energiaárak, másrészt pedig a klímavédelmi célok elérése is. A széndioxid-emissziók csökkentése terén eddig az új építéseknél, és a meglévő épületek energetikai felújításánál bevezetett intézkedések nem elégségesek ahhoz, hogy az építés területén elérjék a lefektetett klímavédelmi célokat.
A hővisszanyerős lakásszellőztetés már évek óta egy olyan bevált technika, amely az előbbiekhez döntő mértékben hozzájárulhat. Ugyanis ezáltal végenergia-szinten kb. 25 % fűtési energia, és hasonló mértékű széndioxid-emisszió takarítható meg. Ezek a számok a közel nulla energiaigényű házak esetében az 50 %-ot is elérhetik. Ezáltal a klímasemlegesség 2045 évi céljának eléréséhez jelentős mértékben közelíteni lehet. A gépi szellőztető rendszerek révén hővisszanyeréssel elérhető fűtési energiamegtakarítás teljesen független a fűtési rendszertől, legyen szó új vagy meglévő épületekről.
Az energetikai szempontból igényes, nagy légtömörséggel rendelkező épületek megkövetelik az épülethasználótól független minimális légcsere biztosítását, mert különben nedvesség-/penészesedési károk jelentkeznek, és a helyiséglevegővel szembeni higiéniai követelmények nem teljesülnek. Ezt a kötelező minimális légcserét jelenleg főképpen hővisszanyerés nélküli szellőzési rendszerekkel, vagy egyszerűen az ablakok manuális nyitásával biztosítják. Eközben rengeteg fűtési energia megy veszendőbe.
A Corona-pandémia idején higiéniai megoldásként gépi szellőztetőberendezések hiánya esetén az ablaknyitással történő szellőztetést kifejezetten ajánlották, amely így hatalmas energiaveszteségeket okozott. Hővisszanyerős szellőztetésekkel ezek az energiaveszteségek messzemenően elkerülhetők.
Az FGK és a BDH javaslata a megoldáshoz
Az FGK (Épület és Klíma Szakszövetség) és a BDH (Német Fűtési Ipar Szövetsége) a németországi Épületenergetikai Törvény tervezett módosításával összefüggésben az alábbi három lépést javasolja, hogy a szellőzési hőveszteségek minimalizálásával csökkentsék az energiapocsékolást [1]:
- Az épület távozó levegőjéből származó hővisszanyerést megújuló energiaként kellene elismerni – egyenrangúan a levegős hőszivattyúk hőforrásához. A szellőzési hőenergia a hővisszanyerő berendezésekben magától regenerálódik, mégpedig abban az időpontban, amikor felhasználásra kerül.
- Az új épületben a hővisszanyerős szellőztetést kötelező standartként kellene rögzíteni a minimális légcsere biztosítása és az egyre inkább légtömör épületek belső levegő minősége követelményeinek kielégítése céljából. Ennek érdekében az Épületenergetikai Törvény referenciaépületébe fel kell venni a hővisszanyerős szellőztető berendezést.
- Az épületfelújítások területén egy vonzó támogatási rendszert kellene bevezetni – hasonlóan a hőszivattyúk támogatásához – hogy ez a jövőbe mutató technológia ott is alkalmazásra kerülhessen.
A technológia további előnyei a következők:
- A fosszilis energiahordozó-igény, és így Németország nyersanyagfüggőségének jelentős csökkentése.
- Kb. 25 %-kal kisebb fűtési költségek, és jobb komfort a lakók számára.
- A hővisszanyerős lakásszellőztetés területén a fejlesztésben és a gyártásban működő vállalkozások jelentős részének Németország az otthona, és ezek a termékeiket világszerte exportálják. Ennek a technológiának a támogatása segíti az említett vállalatok növekedését, és munkahelyeket teremt Németországban.
Németország az energiatakarékosság példás elkötelezettje évtizedek óta
A német hozzáállás, és a hiteles tapasztalatokra támaszkodó technológia példa értékű, és alapot teremtett egész Európa számára az alkalmazáshoz.
A német piacon már az 1990-es évek elején is már több ventilátorgyár megjelent a lakások szellőztetésére szánt kompakt hővisszanyerős szellőztetőkkel. Abban az időben még csak 70%-os hővisszanyerési hatásfok körüli keresztáramú hővisszanyerőkkel lehetett találkozni, mert ezek téli nagy hidegben is jelentős fagyveszély nélkül tudtak üzemelni. A mai megoldásokban a hővisszanyerő kalorikus hatásfoka már jellemzően 90% felett van, amelynél az elszívott levegő páratartalmának visszavezetése is jelentős szerephez jut. Ezt azzal érik el, hogy a lemezes hővisszanyerőket molekulamembránként alakítják ki. A forgódobos hővisszanyerők kissé kisebb higiéniai tisztasággal, de ugyancsak lehetővé teszik a pára visszavezetését. Ezért a mai megoldásokban alkalmazott hővisszanyerőket entalpia-hőcserélőkként is szokás említeni.
Ma az összes német légtechnikai és kazángyártó cég rendelkezik a lakásszellőztetéshez alkalmas kompakt hővisszanyerős szellőztető készülékkel, és ezzel késégtelenül világszinten az első ezen a területen.
Keszthelyi István
Forgatókönyvek
A hővisszanyerős lakásszellőztetés elterjedésével kapcsolatban a következő három forgatókönyvet dolgozták ki.
- „Business as usual”, vagyis minden a megszokottak szerint halad. Ez ebben az esetben azt jelenti, hogy a hővisszanyerős lakásszellőztetés piaci fejlődése a jelenlegi 4,5 %-os éves növekedésnek megfelelően konstans marad egészen 2045-ig.
- A dena (Német Enerigaügynökség) tanulmánya szerinti 8,7 %/év növekedés valósul meg 2040-ig, amelyet 2045-ig tartó nulla növekedés követ.
- „Green 45”, azaz 2045-re a lakóépületek 45 %-ának rendelkezniük kell hővisszanyerős laslásszellőztetéssel ez kb. 13,6 %/év növekedést követel meg egészen 2045-ig.
Az 1. ábra fenti három forgatókönyvre alapozva a lehetséges primerenergia-megtakarítások alakulását mutatja be göngyölítve az egyes évek adatait. A legcéltudatosabb esetben („Green 45”) 2045-ben a primerenergia-megtakarítás eléri az 55.800 GWh/év értéket, az ehhez kapcsolódó széndioxid-emisszió-csökkenés pedig 11 millió tonna/év.
Adatok Németország épületállományának széndioxid-emissziójáról, és energiafelhasználásáról
A Német Szövetségi Környezetvédelmi Minisztérium 2021-ben publikált kiadványa [2] közli a németországi épületállomány által okozott széndioxid-emissziók alakulását, továbbá az épületek végenergiafelhasználásának energiahordozók és felhasználási területek szerinti megoszlását (2., 3. és 4. ábra).
Németországban az épületállomány 2020-ban az összemisszió 16 %-áért volt felelős. Ennek a szektornak az emissziója (amely a privát háztartásokon túl, magában foglalja a kisfogyasztói, a kereskedelmi és szolgáltató létesítményeket is) 2019-ről 2020-ra 2,4 %-kal 120 millió tonna széndioxid-ekvivalensre csökkent. Az 1990-es bázisévhez képest a csökkenés -43 %. A 2030 évre tervezett emisszió-csökkenés pedig -68 %. Megjegyezzük, hogy ez egy ambíciózusabb cél, mint amit az Európai Unió „Fit for 55” klímavédelmi csomagja irányoz elő, amelynek célja az üvegházhatású gázok 55 %-os kibocsátás-csökkenésének elérése 2030-ig az 1990 évi szinthez képest. Ennek a programnak a részleteiről az ÉPÜLETGÉPÉSZ szaklap a 2021. évi 5. számában tudósított a 34. Távhő Vándorgyűlésről szóló cikkben.
A 3. és 4. ábra alapján megállapítható, hogy az energiahordozók közül a földgáz, az áram és a fűtő-/tüzelőolaj játsszák a döntő szerepet, valamint, hogy az energiamennyiségek több mint fele helyiségfűtésre kerül felhasználásra. Ha az épületállomány ú.n. közvetlen emissziói mellett figyelembe vesszük azokat a közvetett emissziókat is, amelyek az energiagazdaságban jelentkeznek (különösen a távfűtés révén), akkor az épületállományhoz köthető emissziók nagyjából megduplázódnak, és így Németország összemisszójának közel egyharmadát teszik ki.
Ahogyan azt az 1. táblázat mutatja, az energetikai felújítások jelentősen csökkentik az épületek végenergiafelhasználását a fűtés területén. A felújítási megoldások közé tartoznak többek között a födémek és falak hőszigetelései, a nyílászárócserék, a hőtermelők cseréje, és a megújuló energiahordozókra (pl. hőszivattyúkra) való átállás.
| épületminőség | konfidenciaintervallum* (kWh/m2⋅év) | átlagos érték (kWh/m2⋅év) | lakóépületek aránya (%) |
| új épület | 40 – 200 | 103 | 8 |
| teljesen felújított | 60 – 230 | 132 | 4 |
| részlegesen felújított | 80 – 280 | 163 | 52 |
| felújítatlan | 50 – 300 | 170 | 36 |
*A megadott konfidenciaintervallumok magukban foglalják a mindenkori kategória összes lakóépületének 90 %-át.
A Németországban eddig elhatározott környezetvédelmi intézkedésekkel az építési szektor 2030-as céljának elérésében előreláthatólag még marad egy 8 – 17 millió tonna széndioxid-ekvivalenses lyuk. Ennek a lyuknak a betöméséhez járulhatnának hozzá a hővisszanyerős szellőztetések.
Rendelkezésre álló hővisszanyerős szellőztetőkészülékek
Maguknál a rendkívül energiahatékony passzívházaknál kötelezően betartandó követelményként 75 % hővisszanyerési hatásfokkal rendelkező szellőztető berendezések alkalmazása van előírva. A hővisszanyerési hatásfokot az elszívott levegő hőtartalmának változtatására vonatkoztatva, és energiahatékony készüléket feltételezve rendszerint 11-12 százalékponttal kisebb eredményt kapunk ahhoz képest, mintha a szellőző levegő hőtartalmának változására vonatkoztatnánk. (Ebben a témában az Épületgépész 2017 szeptemberi számában jelent meg a „Mi mennyi? Talajhőcserélők és hővisszanyerő hőcserélők hőkinyerési és hővisszanyerési hatásfokai” című szakcikk.)
A német Passivhaus Institut honlapján megtalálhatók az Intézet által minősített szellőztető készülékek adatai. A nagyszámú központi szellőztető készülék között (<600 m3/h és > 600 m3/h) között jelenleg 29 olyan található, amelynek a hővisszanyerési hatásfoka még a 90 %-ot is meghaladja. A decentrális szellőztető készülékek hővisszanyerési hatásfoka rendszerint kisebb a központi szellőztető készülékek hasonló értékénél. A honlapon ugyancsak felsorolt 10 decentrális szellőztető készülék közül 3 olyan van, amelynek a hővisszanyerési hatásfoka nagyobb 85%-nál. A piacon tehát rendkívül energiahatékony készülékek állnak rendelkezésre.
Energetikai számítások hazai körülményekre
Az Energiaőr 1.0 szoftverrel számításokat végeztünk a hővisszanyerős szellőztetéssel elérhető energiamegtakarítások kimutatására. Kiindulásként a szoftverben mintapéldaként tárolt három családi házat vettünk alapul, amelyek az 1963-as, 1986-os és 2006-os építési/energetikai előírások szerint épültek meg.
| Építés éve | Fajlagos fűtési hőigény (kWh/m2⋅a), n=0,5 1/h, természetes szellőzés | Fajlagos fűtési hőigény (kWh/m2⋅a), n=0,5 1/h, gépi szellőzés, ηhvny=85 % | Megtakarítás (kWh/m2⋅a) | Megtakarítás (%) |
| 1963 | 442,9 | 402,8 | 40,1 | 9,1 |
| 1986 | 201,2 | 162,2 | 39,0 | 19,4 |
| 2006 | 107,5 | 69,8 | 37,7 | 35.1 |
A táblázat adatai alapján látható, hogy az építési előírások szigorodásával, illetve az energiahatékonyság növekedésével a megtakarítások abszolút értéke kismértékben csökken, viszont annak százalékos értéke jelentősen nő. Magas energetikai minőségű épületeknél az 50 %-os megtakarítás is reális. Maguk a passzívházak fajlagos szellőzési és transzmissziós hővesztesége jellemzően 30 és 10 kWh/m2⋅a. Az előbbiből a hatékony hővisszanyerés révén 25 kWh/m2⋅a hőenergiát visszanyerünk, így a passzívház fűtési hőigénye 15 kWh/m2⋅a lesz. Így a kötelezően gépi szellőzéssel és hővisszanyerővel kialakított passzívházak természetes szellőzéssel szembeni megtakarítása 25 kWh/m2⋅a, azaz 62,5 %.
Irodalomjegyzék
[1] Fachverband Gebaeude-Klima e. V. (FGK), Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH): Beitrag der Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung zur Reduktion fossiler Energien und Reduktion der CO2-Emissionen im Gebäudesektor, 2022. március
[2] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU): Klimaschutz in Zahlen, Fakten, Trends und Impulse deutscher Klimapolitik, 2021. június
Dr. Frohner Ilona
