NRGreport
Menü

Tetőt hűtve spórol energiát egy magyar technológia

Innováció | Végh Zsófia | 2017-10-09 08:50

Mikroöntőzőrendszer alkalmazásával, szürkevíz párologtatásával hűti ipari létesítmények lapostetős csarnokait egy magyar mérnök által kifejlesztett technológia, a WaterFilm Technolgy. Kánikulai napokon az akár 70 fokos tetőt 28-32 fokra is képes lehűteni. Nemzetközi gyakorlatban már létezik hasonló megoldás, azonos hatékonyságú, hasonlóan alacsony befektetési és fenntartási költséget igénylő azonban nem – mondta az NRGreportnak Weeber István, a rendszer kidolgozója. Interjú.

Miért éppen a tetőt hűtik?

A lapostetős csarnokoknál a tető a hőgazdálkodás legnagyobb jelentőségű tere: a napsugárzás döntő része ugyanis ide érkezik, és a csarnokban képződő hő is, télen és nyáron egyaránt, a tető felé száll, majd azon keresztül távozik. Ám távozni csupán addig tud, amíg a tető külső hőmérséklete alacsonyabb, mint belül a plafoné. Amint a tető melegebbé válik, ún. hőcsapda jelenség alakul ki. A hő „fennragad” a mennyezeten, s onnan sugárzó hő formájában tér vissza a csarnokba. A legtöbb ipari csarnokoknál többnyire télen sincs szükség fűtésre, a gépek által termelt hulladékhő kifűti az épületet. Ha mégis fűteni kell, a régebben épült csarnokokban máig 36-38 fokos mennyezeti hősugárzókat alkalmaznak: ezekkel 10-12 fokos léghőmérséklet esetén is megfelelő hőérzetet lehet kialakítani. 

Mi az összefüggés a hűtés és a fűtés között?

Az általunk fejlesztett technológia a mennyezeti hősugárzós fűtés fordítottja. Egy átlagos nyári napon tíz órán keresztül 600-1000 watt/négyzetméter/óra intenzitással érkezik a tetőre a napból a hő, melynek 90 százaléka elnyelődik. Vagyis a tető 65-70 fokra melegszik fel, kánikulában pedig akár 70-75 fokra. Egy tízezer négyzetméteres területnél naponta 60-80 megawattóra hőenergia jut be a tetőn át.  Ehhez adódik hozzá a gépeken termelt teljes hőmennyiség, melynek eredményeképpen a mennyezet 40-50 fokra melegszik fel. Tehát nyáron, a télinél jóval magasabb hőmérsékletű, és kis fűtőpanelek helyett a mennyezet teljes felületét kitevő „hősugárzóval” fűtjük a csarnokot.

Honnan származik az ötlet?

2004-ben a műegyetem hőfizikai laborjától azt a feladatot kaptuk, hogy dolgozzunk ki egy technológiát, mellyel óránként és négyzetméterenként egy liter vizet, a szoláris terhelésnek megfelelő mennyiséget el tudunk párologtatni. A párolgás ugyanis hőt von el – ötször-hatszor annyi hőenergiát, mint azonos mennyiségű víz felforralása igényelne. Szakirodalmat nem találtunk, ezért elkezdtünk kísérletezni, s túl is teljesítettük a feladatot: sikerült másfél litert elpárologtatnunk. Az aktívan hűtött mennyezet ugyanis kifelé elkezdi leadni a hőt, s visszahűlt 30-35 fokra. Megszűnik a hőcsapda, az épület passzív hőleadása újra beindul, a hő a tetőn keresztül távozik. Ez az a többlethő, amely elpárologtatja a megcélzott 1 liter/óra/nm feletti mennyiségű vizet.

A helyszín, melyre a fenti technológiát kidolgoztuk, egy gyár volt, ahol a dolgozói rosszullétek száma rendkívül magas volt. Hiába hűtötték a létesítményt magas költségű mobil klímákkal, a dolgozók még húsz fokos léghőmérséklet mellett is rosszul lettek. Termovíziós felvételek elemzése után az egyetem hőfizikai laborja fedezte fel, hogy a mennyezet 50 fokot sugároz a dolgozók fejére. Ami télen, a mennyezeti hősugárzók esetén kedvező – vagyis, hogy a sugárzó felületek hőmérsékletének jelentősége az emberi hőérzet szempontjából sokkal nagyobb, mint a léghőmérsékleté – az okozza nyáron a rosszulléteket. Idén nyáron szinte az összes nagyüzemben (autógyárak, autógumi-gyártók, stb) óránként 10 perces leállásokat kellett emiatt elrendelni. Ez hihetetlen költséggel jár. A szentgotthárdi GM (ma Opel) gyárban ezeknek a leállásoknak a megszűnése miatt térült meg a rendszerünk kevesebb, mint egy nap alatt. A rendszer átadása után évekig finomítottuk a technológiát, mindig valós, ipari környezetben, sosem laborban.

Mi a technológia energetikai jelentősége?

Az energiafelhasználás mértéke az Európai Unióban évek óta változatlan. A villamosenergia fogyasztás csúcsa viszont egyre inkább nyárra tevődik át, a klimatizálás áramigénye meghaladja a téli áramfelhasználást. Mindez energiakapacitások és energiaárak szempontjából is problémát okoz. Az EU ezért 2020-ig 20 %-os csökkenést ír elő az energiafelhasználásban. Az uniós irányelvekben a kiemelt célok között szerepel olyan hűtési megoldások fejlesztése, amelyek az épület környezetét és az azokon belüli mikroklímát együtt hűtik. Ilyen feltételeknek csak az általunk kidolgozott rendszer felel meg.  

A klímaberendezések fejlesztése és cseréje eredményeképpen a közeljövőben legfeljebb 2-5 százalék hatékonyságjavulás várható. Mi sokkal kedvezőbb költségekkel vagyunk képesek akár 80 százalékkal csökkenteni a klímák fogyasztását – mégpedig éppen a legnagyobb hűtési igényű épületeknél. Tetőhűtés mellett ugyanis nyáron is passzívan távozik a tető irányába az épületben felhalmozódó hő, s a szoláris nyereség sem jut be a tetőn keresztül.

Ha a tetőt lehűtjük, a tetőn elhelyezett klímaberendezések körül lévő levegő hőmérséklete is visszahűl, tehát a hatásfokuk és a megbízhatóságuk is jelentősen nő. Kevesebb hőt, jelentősen jobb hatásfokkal eltávolítani – ezekből együttesen adódik a hihetetlennek tűnő, akár 40-80 %-os hűtési energia-megtakarítás.

Nemzetközi összehasonlításban mennyire egyedi a rendszer?

Ahogy említettem, 2010-ig nem állt rendelkezésünkre nemzetközi szakirodalom. Csupán évekkel később publikáltak reklámanyagokat amerikai, indiai, japán rendszerekről. Ezek azonban még ma is a mi technológiánk teljesítményének mindössze harmadáról szólnak, jóval nagyobb beruházási és fenntartási költségek mellett. Közöttük azok hirdetik alacsony fenntartású rendszerként technológiájukat, amelyeknél „csak” kéthetente kell átvizsgálni a tetőt. Mi évente kétszer tartunk bejárást: tavasszal feltöltjük a rendszert, ősszel pedig fagymentesítjük.

A különbségeket vezérléstechnológiai sajátosságok és eltérő anyaghasználat magyarázza. A mi rendszerünk a párolgást nem csak vezérelni, hanem szabályozni is tudja. Nem csupán ki és bekapcsoljuk az öntözést, hanem a víz mennyiségét is képesek vagyunk folyamatosan a pillanatnyi párolgási körülményekhez szabályozni. Ez egy öntanuló, önmonitorozó rendszer, mely minden pillanatban alkalmazkodik az adott környezethez.

Miért nem léptek piacra a termékkel?

A fejlesztés 2008-ban érett meg arra, hogy piacra lépjünk vele. Az akkori General Motors (ma Opel) hengerfejüzemének 14 ezer négyzetméteres tetejére készítettünk el egy rendszert, aminek nagy visszahangja volt. Ősszel több mint egymilliárd forint értékű megrendelés szándék futott be a vállalkozáshoz, melyből háromszázmillió értékben írtunk alá szándéknyilatkozatokat. A többségük azonban nem valósult meg, mivel szeptemberben kirobbant a gazdasági válság, és a nem-termelő beruházásokat a nagy megrendelők sorra visszavonták.

Idén ismét előtérbe került a technológia, két nemzetközi versenyen is döntőbe kerültek vele.

Tavasszal a szakmai zsűri, közöttük a környezetvédelmi Nobel-díjas Ürge-Vorsatz Diána is beszavazott minket az Energy Globe verseny döntőjébe: több mint száz induló közül bekerültünk a három legjobb közé. A svéd kereskedelmi kamara versenyén szintén kb. száz nevező közül szavaztak be a legjobb ötbe.

Terveznek a közeljövőben piacralépést?

Elsődleges célunk ma az, hogy a technológia kész termékké váljon. Ehhez már csak egy olyan modell szükséges, mely bármilyen adott épület paraméterei alapján előre kiszámíthatóvá, számszerűsíthetővé teszi, hogy pontosan milyen energetikai és gazdasági eredmények várhatók a tetőhűtés telepítésétől. Például mennyi hűtőberendezésre van szükség tetőhűtés nélkül és mellett, és a klímagépek mennyivel fogyasztanak kevesebbet. Ma is meg tudjuk becsülni, milyen hatások várhatók, ám összetett paraméterek esetén mindezt nehéz pontosan meghatározni. A modell kidolgozását a BME Épületszerkezettani Tanszékének munkacsoportja végzi. Most 3-4 pilot-rendszert kell kiépítenünk, ahol az egyetem a modell véglegesítéséhez a méréseket elvégezheti. Tárgyalásokat folytatunk potenciális megrendelőkkel, ebben a KPMG tanácsadó csoportjával is együttműködünk. A cég lát potenciált a technológiában és segíti piacra lépésünket.

Végh Zsófia | Forrás: NRGreport