Mikkor Iivonen, Kutatás-fejlesztési igazgató, Kutatás és műszaki szabványok, Rettig ICC

2008-ban a Rettig ICC Kutatás-fejlesztési osztálya elindított egy új projektet. Célja, hogy tisztázzon számos vitát, amelyek tartósan fennállnak a fűtési iparban. A Pro Radiátor Program - ahogy mi nevezzük - két évet ölelt fel. Ez alatt a két év alatt három eltérő témakört vizsgáltunk: ’Érvek a radiátoros fűtés mellett’, ’Ellenérvek a radiátorokkal szemben’ és ’Érvek más fűtési rendszerek mellett’.

Végeredményben 140 érvet és ellenérvet tártunk fel. Miután kiértékeltük és összegeztük ezeket az érveket, 41 praktikus kutatási témát határoztunk meg további vizsgálatra, tesztelésre és kiértékelésre. Hogy pártatlan és független kutatási eredményeket kapjunk, külső szakértőket kértünk fel az együttműködésre a kutatás elvégzésében. Számos nemzetközileg elismert szakember, egyetem és kutató intézet segítette munkánkat. Az eredmény hatalmas mennyiségű kutatási adat, javaslat és konklúzió lett.

Arra is rájöttünk, hogy iparágunk számtalan mítosszal és illúzióval rendelkezik. Ezek a legtöbb vita tárgyát képezik piacunkon, ugyanakkor sok közülük irreleváns és hamis. A legnagyobb eredmény számunkra mégis az volt, hogy az összes kutatási eredmény alátámasztotta, mennyire hatásosak és hatékonyak a radiátorok a modern, jól szigetelt épületekben. Éppen ezért ezeket az eredményeket elkülönítettük, és egy teljesen új kutatási programba kezdtünk, amelyben különböző fűtési rendszereket teszteltünk a Helsinki Műszaki Egyetem HVAC laboratóriumával együtt. A különböző rendszerek pontos szimulációja és funkcionális összehasonlítása azt mutatta és igazolta, hogy a korábbi radiátorokkal kapcsolatos kutatási eredményeink pontosak voltak.

Pontos adatok

Már korábban is utaltunk Útmutatónkban néhány kutatási eredményünkre. Az Ön szempontjából mégis az a fontos, hogy eredményeink nem csak tudományos elméleteken alapszanak, hanem az északi országokban, újépítésű, alacsony energia felhasználású házakon való gyakorlati tesztelésből. Svédország, Finnország, Norvégia és Dánia régóta vezető szerepet tölt be az alacsony energiájú, jó szigetelésű épületek terén. Ez a tény valamint az akadémikusainkkal, Prof. Leen Peeterssel (Brüsszeli Egyetem - Belgium) és Prof. Dr. Dietrich Schmidttel (Frauenhofer Intézet – Németország) végzett közös munkánk alapján magabiztosan állíthatjuk, hogy minden eredményünk és következtetésünk megállja helyét Európa legtöbb országában.

Tudományos együttműködés

A korábbi fejezetekben vázolt elméleti megtakarítások mellett, a fent említett vizsgálati időszakban számos tanulmány mérte a modern fűtési rendszerek hatékonyságát és hasonlította össze más hőleadók energia fogyasztásával. Prof. Jarek Kurnitski és Prof. Christer Harrysson egyaránt alátámasztják az alábbi fejezetben a legfőbb vizsgálati eredményt.

Az Útmutatóban felsorolt összes tanulmány kimutatta, hogy az alacsony hőmérsékletű radiátor rendszerek energia hatékonysága legalább 15%-al magasabb. Ez elég konzervatív megközelítés – egyes tanulmányok ennél magasabb eredményeket mutattak. Ennek legfőbb oka az épületet használók magatartása; magasabb szobahőmérséklet, hoszszabb fűtési időszak, stb.

Professzor Jarek Kurnitski: Hőtömeg és energia hatékony fűtés

Professzor Jarek Kurnitski kutatása kimutatta, hogy a hőleadók hőtömege jelentős befolyással van a fűtési rendszer teljesítményére. Még a leghidegebb téli időszakban is csak egy gyors reagálásra képes hőforrás szükséges a szoba optimális komforttartományban tartásához.

Gyors reagálású, kis hőtömegű radiátor rendszerek esetében a hőnyereség maximum 0.5°C-al növeli a szoba hőmérsékletét

A szobahőmérséklet növekedésére és csökkenésére adott reakció alapelvét a 4.1-es ábra mutatja, amely két rendszert hasonlít össze. A gyors reagálásra képes, kis hőtömegű radiátoros fűtési rendszer esetében a hőtöbblet 0,5°C-al növelte a szoba hőmérsékletét, ezáltal közel tartva az elvárt 21°C-hoz. A nagy hőtömegű, hagyományos padlófűtés nem képes a szobát állandó hőmérsékleten tartani. A kutatás kimutatta, hogy a szoba hőmérsékletét 21.5°C-ra kell beállítani, az alsó 21°C-os komforthatár felett. A hőleadó puszta mérete miatt folyamatosan késve reagált a hőigényre, amely erős hőmérsékleti ingadozást és energiaveszteséget eredményezett.

A hőnyereség maximalizálása a modern épületekben

A 4.1-es ábrán bemutatott példa részletes, dinamikus szimuláción alapszik, amelyet modern német otthonokban végeztünk. A 4.2-es ábra a január első hetében mért szobahőmérsékletet mutatják. Mivel a napsütés és a belső hőforrások által generált hőtöbblet nem becsülhető, a padlófűtést nem lehet prediktív vezérlésre állítani. A hőtöbblet ugyan kikapcsolásra készteti a padlófűtést, de az ezután még jelentős ideig hőt sugároz a külső hidegebb felületek felé, mint például az ablakok és a külső falak. Ez túlfűti a szobát.

Éjjel, amikor a szoba hőmérséklete a hőmérsékleti pont alá csökken (21.5°C), a fűtés aktiválása ellenére több órába telik, mire a hőmérséklet emelkedni kezd. Valójában a kutatásom azt mutatta, hogy a hőmérséklet tovább csökken, amely szükségessé tette beállított hőmérsékleti pont további emelését.

Egy fejlett épület szimulációs program segítségével - IDA-IC E – gyűjtöttük be a fent leírt adatokat. Ez a program szigorú hitelesítésen ment át, hogy nagy pontosságú adatokkal szolgáljon egy összehasonlító teszt során.

Egy enyhébb évszakban a hőnyereség közel azonos a fűtési igénnyel, amely még bonyolultabbá teszi a szoba hőmérsékletének szabályozását. A 4.3-as ábra egy kétnapos teljesítményt mutat, márciusban mérve. Jelentős a napsugárzás és a kültéri hőmérséklet nagymértékben ingadozik. Ebben az esetben is a radiátoros fűtés bizonyul a kiegyensúlyozottabbnak, és sokkal egyenletesebben tartotta a szoba hőmérsékletét, miközben alkalmazkodott a hőingadozáshoz.

Konklúzió

A hőnyereségre adott gyors reakció és az alacsony hőveszteség a kulcselemei egy energia hatékony fűtési rendszernek. A szobánként eltérő szabályozás hasonlóan fontos, mivel a fűtési igény jelentősen eltér helyiségenként. A központi szabályozás egyes szobák túlfűtéséhez vezet, egyértelmű energia veszteséggel. Éppen ezért kutatásom alapján azt javaslom, hogy használjanak alacsony hőmérsékletű rendszereket, hogy csökkentsék a rendszer veszteségeit, valamint használjanak gyorsan reagáló hőleadókat egyedi/helyiség szabályozóval.

Más oldalról megközelítve azt is kijelenthetjük, hogy a padlófűtés kevésbé hatásos és kisebb energia hatékonyságú a radiátorokkal összehasonlítva. Sőt, mindent összegezve a kutatásom azt mutatja, hogy a radiátorok nagyjából 15%-al hatékonyabbak az egyszintes épületek esetében, és 10%-al a többszintes épületekben.

Professzor Dr. Christer Harrysson, Construction & Energy Ltd., Falkenberg és Örebro Egyetem

Kutatásom elsődleges célja az volt, hogy bővítsem tudásunkat a különböző fűtési megoldásokról. Egész pontosan a radiátorokat hasonlítottuk össze a padlófűtéssel. A projektet, amelyet a Kristianstadsbyggen & Peab AB kivitelezett, a DESS (Delegation for Energy Supply in Southern Sweden) és a SBUF (Development Fund of the Swedish Construction Industry)hívta életre.

Megegyező műszaki felszerelésű, egygenerációs családi házak esetén a különböző hétköznapi szokásaink befolyásolják a teljes energia fogyasztást, az áramfogyasztást, meleg víz fogyasztást és a fűtési rendszer fogyasztását, ezzel 10 000 kWh/év különbséget eredményezve. Számos különböző műszaki megoldás, szigetelés, tömítés és szellőző rendszer létezik. Még a választott műszaki megoldás is jelentős különbséget eredményezhet az energia fogyasztásban és a beltéri környezetben. Egy a Svéd Nemzeti Lakásügyi Tárca által végzett tanulmányban, amelyben tíz elektromos fűtésű, 330 házzal rendelkező sorház vett részt, a különböző műszaki megoldásokat, valamint az egyedi méréseket és elektromos ill. vízfogyasztást vizsgálták. A tanulmány mintegy 30%-os fogyasztás beli különbséget talált a különböző műszaki megoldások tükrében. Többek között a Svéd Statisztikai hivatal adatai szerint (beleértve a Nemzeti Lakásügyi Tárcát), a háztartásonkénti teljes energia fogyasztás, meleg víz és fűtés, az új, sorház mintában épített otthonok esetében 130 kWh/m² évente.

A Nemzeti Lakásügyi tárca tanulmánya azt is kimutatta, hogy vannak olyan energia hatékony műszaki megoldások is a sorházakban, amely mindössze 90-100 kWh/m² éves felhasználást eredményez, megfelelő beltéri környezet mellett. Ez jelenleg a legalacsonyabb energia szint, amely műszakilag és gazdaságilag fenntarthatónak tekinthető.

hőleadó rendszer kialakítása és elhelyezése is jelentősen befolyásolhatja az energia fogyasztást. A radiátorokban futó meleg víz egy kipróbált és biztos hőleadó rendszer, amely lehetővé teszi az elektromos forrástól eltérő hőforrás használatát is. A padlófűtés esetében is adott a lehetőség az alacsonyabb minőségű energiaforrások nagyobb hatékonyságú alkalmazására (alacsony energiájú rendszerek), amennyiben alacsonyabb hőközlő hőmérsékletet alkalmazunk. Az utóbbi években heves viták alakultak ki arra vonatkozólag, hogy vajon a radiátorok vagy a padlófűtés biztosítja a legjobb komfortot a legjobb költség és energiahatékonyság mellett.

A tanulmány

A tanulmányban a Kristianstadsbyggen AB hat, egygenerációs lakóház övezete vett részt, összesen 130 lakással és különböző műszaki megoldásokkal. Az övezetek 12-62 lakással rendelkeznek. Az ingatlanok általában egyszintes épületek, beton alappal, alászigeteléssel. A hat övezetből négy padlófűtéssel szerelt, kettő pedig radiátorokkal. Az ingatlanok elszívó, vagy befúvó/elszívó szellőzéssel rendelkeznek.

Az övezeteket összehasonlítottuk egymással az összegyűjtött, írásos valamint számított értékek alapján. A mért energia és vízfogyasztást kiigazítottuk az éves adatokkal, ingatlan alapterülettel, szigetelési szabvánnyal, elszívó szellőzéssel, hővisszanyeréssel (ha volt), beltéri hőmérséklettel, vízfogyasztással, disztribúciós és szabályzásból adódó veszteséggel, az elektromos vízmelegítő/ vezérlő egység elhelyezésével, egyedi vagy közös méréssel, vízátvezető veszteséggel, a csatlakozó épületek fűtésével (ha volt) és az ingatlan elektromosságával.

Összességében a 3-6-os övezetbe tartozó, padlófűtéssel rendelkező házak energia fogyasztása átlagosan 15-25%- al volt magasabb (az ingatlan elektromossága nélkül), összehasonlítva az 1-es és 2-es, radiátorral szerelt övezet áltagos értékeivel.