Épületgépészeti berendezések összehasonlítása

Szakcikkünkben a különböző épületgépészeti berendezések szakszerű összehasonlításának példájaként bemutatjuk, hogy a passzívházakban szükségszerűen alkalmazandó hővisszanyerős szellőztető készülékekre vonatkozóan a darmstadti Passivhaus Institut milyen alapvető vizsgálati feltételeket és követelményértékeket dolgozott ki. Ezek azután lehetővé teszik a készülékek többféle szempont szerinti, korrekt összehasonlítását. Ezen túlmenően, egyes kritériumokhoz kapcsolódóan ismertetjük az azok laboratóriumi vizsgálatánál betartandó legfontosabb követelményeket, amelyek biztosítják azt, hogy az egyes bevizsgált készülékek egymással közvetlenül összehasonlíthatók, és az eredmények alapján értékelhetők legyenek. Befejezésül négy különböző gyártmányú, magyarországi passzívházakban is alkalmazott, minősítő bizonyítvánnyal rendelkező, 600 m³/h-nál kisebb légszállítású hővisszanyerős szellőztető készüléket hasonlítunk össze, a különböző mért jellemzők összevetésével.

Alapvető vizsgálati feltételek a passzívházakhoz alkalmas, 600 m³/h-nál kisebb légszállítású, hővisszanyerős szellőztető készülékek esetén

A különböző gyártóktól származó épületgépészeti berendezések korrekt összehasonlításánál alapvető követelmény, hogy az összehasonlítás ne a gyártók által közölt adatok alapján, hanem lehetőleg független vizsgálólaboratórium által, azonos és definiált feltételek mellett végzett mérések alapján történjék.

Kiváló és követendő megoldás erre a darmstadti Passivhaus Institut következőkben ismertetett eljárása. Az intézet a passzívházakhoz alkalmas komponensek minősítésére követelményeket és vizsgálati eljárásokat dolgozott ki, amelyeket az intézet által elismert vizsgálólaboratóriumokban végeznek el. A követelményeknek mindenben megfelelő építőipari termékek és komponensek megkapják a „Minősített passzívház-komponens” bizonyítványt. Vonatkozik mindez a 600 m³/h-nál kisebb légszállítású, hővisszanyerős szellőztető készülékekre is.

Ezekkel kapcsolatban az alapvető vizsgálati feltételek a következők:

• a készüléket a gyártó előírásainak megfelelően kell telepíteni és üzembehelyezni,
• a készülék kondenzátum-lefolyójának szifonját fel kell tölteni vízzel,
• külsőlevegő-oldalon egy F7, távozólevegő-oldalon pedig egy G4 osztályú szűrőt kell beépíteni,
• meg kell vizsgálni, hogy a hővisszanyerő hőcserélőhöz be van-e építve fagyvédelmi berendezés,
• ugyancsak meg kell vizsgálni, hogy a készülék rendelkezik-e beépített vészlekapcsolóval a veszélyesen alacsony szellőzőlevegő-hőmérséklet esetére, azaz az utófűtő kalorifer fagyvédelmére,
• meg kell határozni a készülék alkalmazási tartományát (térfogatáram-tartományát), és a vizsgálatokhoz alkalmazandó térfogatáramot, amely rendszerint az üzemi térfogatáram-tartomány felső és alsó határának középértéke.

Passzívházak szellőztető készülékeinek követelményértékei

A Passivhaus Institut a passzívházakhoz alkalmas, 600 m³/h-nál kisebb légszállítású, hővisszanyerős szellőztető készülékek esetére nyilvánosan is elérhető dokumentumában a következő követelményértékeket adja meg.

1. Komfortkritérium: a hővisszanyerő hőcserélő után a szellőzőlevegő hőmérséklete legalább 16,5 °C legyen.
2. Hatékonysági kritérium: a hővisszanyerő hőcserélő száraz hővisszanyerési hatásfoka legalább 75% legyen.
3. Áramhatékonysági kritérium: a szellőztető készülék teljes elektromos teljesítményfelvétele nem lehet nagyobb 0,45 W/(m³/h)-nál. Másképpen fogalmazva: a teljes elektromos energiaigény 1 m³szállított szellőzőlevegőre vonatkozóan nem haladhatja meg a 0,45 Wh/m³ értéket.
4. Tömörségi kritérium: a készülék belső és külső szivárgásának mértéke nem haladhatja meg külön-külön a 3%-ot.
5. Beszabályozási és szabályozhatósági kritérium: a szellőzőlevegő- és távozólevegő-térfogatáramok beszabályozhatók legyenek a névleges térfogatáramokra. A szabályozás legalább 3 fokozatú legyen: alapszellőztetés (70-80%), standard szellőztetés (100%), megnövelt szellőztetés (130%).
6. A standbyveszteség legfeljebb 1,0 W lehet.
7. Zajvédelmi kritérium: a zajnyomásszint követelményértékei: telepítési helyiség < 35 dB(A), lakóhelyiségek < 25 dB(A), funkcionális helyiségek (konyha, fürdőszoba stb.) < 30 dB(A).
8. Kritérium a helyiséglevegő higiéniájával szemben: a külsőlevegő-szűrő legalább F7, a távozólevegő-szűrő legalább G4 minőségű legyen.
9. Fagyvédelmi kritérium: a hővisszanyerő hőcserélő fagyvédelme a szellőzőlevegő áramlásának megszakítása nélkül történjék. Az utófűtő kalorifer fagyvédelme biztosított legyen a kidobottlevegő-ventilátor vagy a fagyvédelmi fűtőkalorifer kimaradása esetén.

A vizsgálatok elvégzése

A továbbiakban az egyes kritériumokhoz kapcsolódóan ismertetjük az azok vizsgálatánál betartandó legfontosabb követelményeket. 

1. A komfortkritérium betartását egészen -10 °C külső hőmérsékletig méréstechnikailag igazolni kell. Ennél a vizsgálatnál a hővisszanyerő hőcserélő fagyvédelmi berendezésének aktívnak kell lennie.
2. A hatékonysági kritérium mérésénél létrehozandó nyomáskülönbség a szellőzőberendezésen kívüli légcsatornaszakaszokra 100 Pa legyen, amit fele-fele arányban kell felosztani a szívó- és a nyomóoldal között. A külső- és a kidobottlevegő tömegáramát a készülék megfelelő beszabályozásával azonos értékre kell beállítani. A külső hőmérsékletet lehetőleg alacsony értékűre kell megválasztani, azonban a hővisszanyerő hőcserélőben ne fordulhasson elő kondenzáció. A hővisszanyerő hőcserélők hővisszanyerési hatásfokát az Épületgépész 2017. szeptemberi számának egyik szakcikkében (32. oldal) ismertetett képlettel (4. egyenlet) kell meghatározni, amely a távozólevegő hőmérséklet-csökkenését veszi alapul, és figyelembe veszi a ventilátor elektromos teljesítményfelvételét is. Ahogyan azt az említett cikkben bemutattuk, a távozólevegő és a szellőzőlevegő hőmérsékletkülönbségével számolt hatásfokok között akár 11 százalékpontnyi különbség is lehet, tehát egyáltalán nem mindegy, hogy hogyan számolunk, és hogy a katalógusokban melyik értéket közöljük.
3. Az áramhatékonyság mérésénél a szellőztető készülék teljes elektromos teljesítményfelvételét figyelembe kell venni (mindkét ventilátor és szabályozás), de a fagyvédelem deaktiválva legyen. Az ennél a vizsgálatnál alkalmazott térfogatáram az alkalmazási tartomány felső határa.
4. A tömörségi vizsgálatot túlnyomásra és depresszióra is el kell végezni. A méréseket mindkét esetben 50 és 300 Pa közötti tartományban, négy vizsgálati nyomásnál kell elvégezni. A külső szivárgás vizsgálatánál azt a térfogatáramot kell meghatározni, amely ahhoz szükséges, hogy a készülék belseje és a környezet között állandó nyomáskülönbséget tartsunk fenn. A belső szivárgás vizsgálatánál a távozó-/kidobottlevegő-oldal és a külső-/szellőzőlevegő-oldal közti térfogatáramot kell meghatározni, amennyiben a távozó-/kidobottlevegő-oldalt lezárjuk, és azt túlnyomásnak és depressziónak tesszük ki. A környezeti levegő és a külső-/szellőzőlevegő-oldal között segédventilátorok révén 0 Pa nyomáskülönbséget hozunk létre. A belső szivárgás térfogatáramát ezen feltételek mellett az a hozzávezetett vagy elvezetett térfogatáram adja meg, amely a 0 Pa nyomáskülönbség tartásához szükséges. A szivárgásokat túlnyomásra és depresszióra is a mért értékekből meghatározott regressziós görbe alkalmazásával, 100 Pa-ra kell megadni. A tömörségi vizsgálat eredménye a túlnyomásos és a depressziós mérés középértéke. Az így meghatározott szivárgások nem lehetnek nagyobbak, mint a szellőztető készülék alkalmazási tartománya közepes térfogatáramának 3%-a.
5. A beszabályozhatósággal és a szabályozással kapcsolatban meg kell határozni az alkalmazási tartományt, és meg kell vizsgálni, hogy:
   • lehetséges-e a frisslevegő- és távozólevegő-ventilátorok térfogatáramainak azonos értékre való beállítása, 
   • milyen szabályozási opciókat kínál a készülék,  
   • áramkimaradás után a készülék önműködően indul-e. A szellőztető készülék üzeme az áramkimaradás előtti beállítással folytatódjon. Ezt a vizsgálatot a hálózati csatlakozó kihúzását követő 10 perces várakozási idő után kell elvégezni.
6. A készülék tisztán standby üzemére meg kell határozni az elektromos teljesítményfelvételt, beleértve a vezérlést, az esetlegesen alkalmazott külső rendszerekét is. Máskülönben a készülék standard kivitelben az elektromos hálózatról teljesen lekapcsolható legyen.
7. A készülék által kisugárzott zajteljesítményt a DIN EN ISO 3743-1[1] szerint kell meghatározni, a mérési eredményeket 31,5 Hz és 8000 Hz közti tercsávokban kell megadni. A vizsgálatot az alkalmazási tartomány felső térfogatáramánál kell elvégezni. A zajnyomásszintet 4 m²-rel egyenértékű helyiség abszorpciós felületének figyelembevételével kell meghatározni.
8. Meg kell vizsgálni, hogy az ajánlott szűrőminőségek a készülék standard tartozékai-e. Ha nem, akkor azokat a gyártónak az opcionális készülékfelszereltség részeként, illetve tartozékként kell szállítania. A szűrőcserét az üzemeltetőnek el kell tudni végeznie, a cserére vonatkozó leírást a készülék kézikönyvének tartalmaznia kell.
9.  A hővisszanyerő hőcserélő fagyvédelmének kapcsolási küszöbértéke -3 °C külső hőmérséklet vagy az alatti legyen. A fagyvédelem hatásosságát -15 °C külső hőmérséklet mellett, és a távozólevegő 21 °C hőmérséklete és 50% relatív nedvességtartalma mellett,12 órás tartós vizsgálattal kell igazolni. Az utófűtő kalorifer jég általi károsodásának elkerülésére a szellőzőlevegő-ventilátornak +5 °C-nál kisebb szellőzőlevegő-hőmérsékletnél vészlekapcsolást kell végrehajtania. A vizsgálat a távozólevegő-csonk lezárása révén történjék a külsőlevegő-hőmérséklet párhuzamos csökkentése mellett.

A következő fejezetben összehasonlított négy készülék egyikének (KWL EC 220 D) minősítő bizonyítványában a fagyvédelem megfelelőségének igazolására a következő értékelés található.

A hővisszanyerő hőcserélő fagyvédelmi kapcsolása:

A szellőztető készülék standardkivitelben egy belső elektromos előfűtő regiszterrel van felszerelve, amelynek teljesítménye 1000 W. Az előfűtő regiszter szabályozása a kidobottlevegő és a szellőzőlevegő hőmérsékletének függvényében történik, és 5 °C-nál kisebb kidobottlevegő-hőmérséklet, illetve 16,5 °C-nál kisebb szellőzőlevegő-hőmérséklet esetén kerül aktiválásra, és a beállított parancsolt értékekre való szabályozásra.

A melegvizes utófűtő kalorifer fagyvédelmi kapcsolása:

A melegvizes utófűtő kalorifer védelmére 5 °C-nál kisebb szellőzőlevegő-hőmérséklet esetén a készülék lekapcsol.

Az e fejezetben leírt ismertetésből kitűnik, hogy a vizsgálatok elvégzésének speciális követelményeit minden befolyásoló tényezőre vonatkozóan rögzíteni kell annak érdekében, hogy a különböző készülékek vizsgálati eredményei egymással korrekt módon legyenek összehasonlíthatók.

Megjegyezzük még, hogy az előbbiekben leírt vizsgálatok tipikus esetekre vonatkoznak. Az ezektől eltérő szerkezeti kialakítások esetén eltérő vagy kiegészítő vizsgálatok lehetnek szükségesek. Így például regeneratív hőcserélők esetén meg kell határozni a nedvesség-visszanyerési hatásfokot is.

Néhány hővisszanyerős szellőztető készülék összehasonlítása

A következő táblázatban négy különböző gyártmányú, magyarországi passzívházakban is alkalmazott, 600 m³/h-nál kisebb, különböző légszállítású hővisszanyerős szellőztető készüléket hasonlítunk össze az előbbiekben tárgyalt jellemzők megadásával. A táblázatban szereplő adatokat az adott készülékek minősítő bizonyítványaiból vettük, amelyek szintén szabadon elérhetők.

Gyártó	Drexel und Weiss GmbH	Helios  GmbH	Paul GmbH	Zehnder B. V.
Készüléktípus	aeroschool600	KWL EC 220 D	ComfoAir70	ComfoAir160ERV, ComfoD160ERV, ComfoD150ERV
Alkalmazási tartomány [m3/h]	229–524	80–120	15–25	73–115
Hővisszanyerési hatásfok[%]	82	88	85	85
Áramhatékonyság[Wh/m3]	0,24	0,40	0,24	0,33
A szellőzőlevegő hőmérséklete[°C]a hővisszanyerő hőcserélő után	≥16,5	≥16,5	≥16,5 °C	≥16,5
Külső szivárgás[%]	1,61	0,69	1,88	1,45
Belső szivárgás[%]	1,38	2,16	0,64	1,92
Standbyveszteség[W]	7,8(a készüléket egy külső kapcsolóval kell felszerelni, amellyel a hálózatról leválasztható)	0,30	3,0(a készüléket egy külső kapcsolóval kell felszerelni, amellyel a hálózatról leválasztható)	nincs standbymódusz(a készüléket egy külső kapcsolóval kell felszerelni, amellyel a hálózatról leválasztható)
A készülék zajteljesítmény-szintjedB(A)	38,5­*	49,0**	31,6­­­***	53,8­­­­**

A táblázatban szereplő zajtechnikai adatokkal kapcsolatban a Passivhaus Institut által kiállított minősítő bizonyítvány a következő megjegyzéseket tartalmazza.

*A zajnyomásszintre vonatkozó, 30 dB(A) értékű határérték a referenciahelyiségben, az 524 m³/h felső alkalmazási határnál a készülékhez tartozó zajcsillapító modullal betartásra kerül. A helyiség abszorpciós felülete kb. 46 m².

**A készülékzajjal kapcsolatos követelmények nem teljesülnek. A készüléket a lakóhelyiségektől zajtechnikailag elválasztva kell telepíteni.

***A zajnyomásszintre vonatkozó határérték a 10 m² abszorpciós felülettel rendelkező telepítési helyiségben a második helyiségcsatlakozással rendelkező szerelési variációra 25 m³/h térfogatáramig teljesül.

---

WEB

Az ÉPÜLETGÉPÉSZ 2017. szeptemberi számában megjelent, „A vizsgálatok elvégzése” című fejezetben említett szakcikket a következő linken éri el:

https://www.epuletgepesz.hu/index.php/szakcikkek/story/393/mi-mennyi-talajhocserelok-es-hovisszanyero-hocserelok-hokinyeresi-es-hovisszanyeresi-hatasfokai

A 600 m³/h-nál kisebb légszállítású hővisszanyerős szellőztető készülékek minősítő bizonyítványait – köztük az összehasonlított négy készülékét is –német és angol nyelven a Passivhaus Institut honlapján, a készülékek gyártmánynevére kattintva, a következő linken éri el:

https://database.passivehouse.com/de/components/list/ventilation_small

---

Gyakorlati kitekintés

A táblázat adatai és a követelményértékek összehasonlítása alapján látható, hogy a zajtechnikai előírások kivételével mindegyik bemutatott készülék megfelel a kritériumoknak – hol jól, hol kevésbé jól. A tervező döntése során a készülék kiválasztásánál az elsőrendű szempont legtöbbször nem az, hogy például a hővisszanyerési hatásfok a lehető legnagyobb legyen. Ehelyett fontosabb a készülék alkalmazási tartományának illeszkedése az igényekhez, továbbá a készülék ára és elhelyezhetősége. A készülék álmennyezetbe tervezett elhelyezésekor, és már elkészült, alacsony magasságú álmennyezet esetén például előfordulhat, hogy a bemutatott négy készülék közül, utólag választva, a szűkös hely miatt a legkisebb magasságú (adott esetben csak néhány centiméterrel alacsonyabb) KWL EC 220 D készüléket építik be, bár az áramhatékonyság és a belső szivárgás szempontjából ez a készülék teljesít legrosszabbul a másik három mellett.

Ha egy passzívház tervezésénél a választott műszaki megoldásokkal valamivel a fűtési hőigény megengedett maximális értéke, vagyis 15 kWh/m²a felett vagyunk, akkor adott esetben célszerű lehet ezt a többlethőigényt pl. úgy „ledolgozni”, hogy egy  85% hővisszanyerési hatásfokú készülék helyett a nagyjából vele megegyező térfogatáram-tartományú, de 88% hővisszanyerési hatásfokú másik készüléket tervezzük be ahelyett, hogy a hőszigetelésen vagy az ablakminőségen javítanánk. Ahogyan ezt egy 176 m²-es passzívházon a PHPP [2] programmal elvégzett számítás mutatja, a jobb hatékonyságú szellőztető készülék választásával 79 kWh/a, vagyis az ún. energetikai vonatkoztatási alapterületre vetítve 0,45 kWh/m²a fűtési hőenergiát tudunk megtakarítani. Ez rendkívül csekély értéknek tűnik, de ne feledjük, hogy a passzívházak maximális fajlagos fűtési hőigénye mindössze 15 kWh/m²a, vagyis ebben az esetben 3%-os megtakarításról van szó.

Ha pedig a villamosenergia-igényt, és ezzel együtt a primerenergia-igényt kell az erre vonatkozó határérték alá szorítanunk, akkor járható út lehet az a megoldás, hogy egy 0,40 Wh/m³ áramhatékonysággal rendelkező készülék helyett 0,33 Wh/m³ áramhatékonysággal rendelkező készüléket választunk, amely megoldással a primerenergia-igény 115 kWh/a-val, azaz 0,65 kWh/m²a fajlagos értékkel csökkenthető, ahogyan ezt a számítási eredmény mutatja.

Dr. Vajda József

[1] Magyarországon az MSZ EN ISO 3743-1:2011 Akusztika. Zajforrások hangteljesítmény- és hangenergiaszintjének meghatározása. Műszaki módszerek kisméretű mozgatható zajforrásokhoz, zengő térben. 1. rész: Összehasonlító módszer kemény falú vizsgálóhelyiségekben (ISO 3743-1:2010) című szabvány van érvényben.

[2] PHPP=PassivhausProjektierungsPaket, a passzívházak energetikai tervezésére kifejlesztett programcsomag.