Fűtés és hűtés szabályozása az új EPBD tükrében

Az EPBD 13. cikke szerint a tagállamoknak olyan rendszerkövetelményeket kell meghatározniuk, amelyek az épülettechnikai rendszerek energiafelhasználásának optimalizálását szolgálják. A követelményeknek a teljes rendszerre kell vonatkozniuk, nem csupán az egyes berendezések termékhatásfokára. A Bizottság útmutatója külön kiemeli, hogy a szabályozási követelményeknek figyelembe kell venniük az energiatakarékos technológiákat, a megfelelő monitoringot, a fűtési és hűtési rendszerek irányíthatóságát, valamint a megfelelő zónaképzést.

Ez jelentős szemléletváltás. Egy magas hatásfokú hőszivattyú sem fog hatékonyan működni, ha:

• túl magas előremenő hőmérsékletet állítanak be;
• nincs időjárásfüggő szabályozás;
• a helyiségek túlmelegednek vagy túlhűlnek;
• a szivattyúk állandó maximális fordulaton működnek;
• nincs megfelelő hidraulikai beszabályozás;
• a fűtés és a hűtés egyidejűleg dolgozik;
• az időprogram nem követi az épület használatát;
• az üzemeltető nem kap információt a hibás működésről.

Az új EPBD logikájában a hatékony hőtermelés, az elosztás, a hőleadás, a helyiségenkénti szabályozás és az üzemeltetési visszacsatolás egyetlen összefüggő rendszert alkot.

Az EPBD és a magyar szabályozás kapcsolata

Az EPBD uniós irányelv, ezért a részletes, közvetlenül alkalmazandó követelményeket a magyar jogszabályok határozzák meg. Egy konkrét magyarországi épületnél mindig a hatályos nemzeti rendelkezéseket, az épület típusát, a beruházás jellegét és az érintett műszaki rendszer kialakítását kell együtt vizsgálni.

A hatályos 9/2023. (V. 25.) ÉKM rendelet már ma is részletes követelményeket tartalmaz a fűtési és hűtési rendszerek szabályozására, beszabályozására, próbaüzemére, dokumentálására és bizonyos épületek automatizálására. Ezek a követelmények több ponton követik az EPBD funkcionális szemléletét.

Központi időjárásfüggő szabályozás

A magyar rendelet szerint új épületben, ha az egy rendszerről ellátott fűtött vagy hűtött alapterület meghaladja a 100 m²-t, központi időjárásfüggő szabályozást kell alkalmazni. Száz négyzetméter alatt ez javasolt. Meglévő rendszerek korszerűsítésekor szintén javasolt az időjárásfüggő szabályozás, ha azt a rendszer kialakítása lehetővé teszi.

Az időjárásfüggő szabályozás lényege, hogy a rendszer nem állandó előremenő hőmérséklettel működik. A külső hőmérséklet változásához igazítja a fűtő- vagy hűtőközeg hőmérsékletét, így részterhelésnél elkerülhető a szükségtelenül magas hőmérsékletszint.

A megfelelő működéshez nem elegendő egyszerűen felszerelni egy külső hőmérséklet-érzékelőt. Meg kell határozni:

• a fűtési vagy hűtési jelleggörbét;
• a minimális és maximális előremenő hőmérsékletet;
• az épület hőtároló képességéhez igazodó szabályozási dinamikát;
• az időprogram és az időjárásfüggő szabályozás kapcsolatát;
• a hőtermelők indítási sorrendjét;
• a helyiségenkénti szabályozás prioritását.

A rosszul beállított jelleggörbe túlfűtést, gyakori ki- és bekapcsolást, komfortpanaszokat és indokolatlan energiafelhasználást okozhat. A szabályozási paramétereket ezért a próbaüzem és a tényleges használat során is ellenőrizni kell.

Helyiségenkénti hőmérséklet-szabályozás

Az EPBD szerint az új épületeket, ahol ez műszakilag és gazdaságilag megvalósítható, olyan önszabályozó készülékekkel kell ellátni, amelyek lehetővé teszik a hőmérséklet külön szabályozását az egyes helyiségekben vagy indokolt esetben az elkülönített fűtési és hűtési zónákban. Meglévő épületeknél ez a követelmény a hő- vagy hűtőtermelő cseréjéhez kapcsolódhat.

A magyar szabályozás ennél konkrétabb küszöböt alkalmaz. Új fűtési vagy hűtési rendszer létesítésekor az új épület minden 12 m²-nél nagyobb helyiségében önállóan szabályozhatóvá kell tenni a hőmérsékletet. Meglévő épületben az önszabályozó készülékeket a hőtermelő és a hőleadó berendezés cseréjekor kell felszerelni, ha azok a hőszállító és hőleadó rendszer átalakítása nélkül beépíthetők.

Önszabályozó megoldás lehet például:

• termosztatikus radiátorszelep;
• helyiségtermosztát által működtetett motoros szelep;
• fan-coil szabályozó;
• mennyezetfűtési vagy padlófűtési körök zónaszabályozása;
• változó térfogatáramú légtechnikai zónaszabályozás;
• helyiségautomatizálási vezérlő hőmérséklet-érzékelővel és beavatkozóval.

A kézi radiátorszelep önmagában nem tekinthető automatikus helyiséghőmérséklet-szabályozásnak. A rendszernek érzékelnie kell a helyiség állapotát, és a beavatkozót a beállított hőmérséklet elérése érdekében automatikusan módosítania kell.

Helyiség vagy zóna?

Nem minden esetben szükséges minden egyes helyiséget teljesen önálló műszaki rendszerként kezelni. Az EPBD lehetőséget ad megfelelően meghatározott zónák alkalmazására, ha azt az épület használata és műszaki kialakítása indokolja.

Egy szabályozási zónába azonban csak olyan helyiségek vonhatók össze, amelyek hasonló:

• rendeltetéssel;
• használati idővel;
• hőterheléssel;
• tájolással;
• komfortigénnyel;
• belső hőnyereséggel

rendelkeznek.

Nem célszerű például egy déli homlokzatú, nagy üvegfelületű tárgyalót az északi oldalon található irodákkal közös szabályozási zónába sorolni. Ugyancsak problémás lehet egy ritkán használt konferenciaterem és egy folyamatosan foglalt irodatér közös időprogramja.

A fűtés és a hűtés egyidejű működésének kizárása

Az egyik leggyakoribb szabályozási hiba az egyidejű fűtés és hűtés. Ez különösen négycsöves fan-coil rendszereknél, összetett légkezelő rendszereknél és eltérő helyiségi alapjelek esetén fordulhat elő.

A tervezés során egyértelműen meg kell határozni:

• a fűtési és hűtési alapjelek közötti holtsávot;
• a váltási feltételeket;
• a szezonális és automatikus üzemmódváltás szabályait;
• a kézi felülvezérlés korlátait;
• a központi és helyiségi szabályozás prioritását;
• a páramentesítési és újrafűtési funkciók indokolt eseteit.

Egy korszerű helyiségszabályozásnál a fűtés és a hűtés között megfelelő semleges tartományt kell kialakítani. A rendszernek azt is fel kell ismernie, ha a helyiség szabályozója fűtést kér, miközben a központi hűtési rendszer vagy a légkezelő túlzott hűtést okoz.

Hidraulikai beszabályozás

A hidraulikai beszabályozás az új EPBD egyik hangsúlyos eleme. A megfelelő beszabályozás biztosítja, hogy a vízoldali fűtési vagy hűtési hálózatban a tervezett térfogatáram jusson el az egyes hőleadókhoz és fogyasztói körökhöz. A Bizottság útmutatója szerint a beszabályozatlan rendszer elégtelen komfortot, hibás működést és nagyobb energiafelhasználást okozhat.

A magyar szabályozás szerint új épület létesítésekor, valamint meglévő fűtési vagy hűtési rendszer korszerűsítésekor 300 m² rendszer-alapterület felett a rendszert beszabályozási terv alapján kötelező beszabályozni, és az eredményt dokumentálni kell. A rendelet külön követelményeket állapít meg a készülékek, felszállók, összekötő vezetékek, beszabályozó szelepek és a szivattyú munkapontjának beállítására.

Fontos, hogy a 300 m² ebben az esetben rendszer-alapterület, nem feltétlenül az épület teljes hasznos alapterülete.

A beszabályozás lehet:

• statikus, méréses beállítással;
• dinamikus, nyomáskülönbség- vagy térfogatáram-szabályozással;
• nyomásfüggetlen szabályozószelepekkel;
• ezek megfelelő kombinációjával.

A választott megoldást a rendszer mérete, a változó térfogatáramú működés, a részterhelési állapotok és a szabályozási pontosság alapján kell meghatározni.

A szivattyúszabályozás és a szelepautorítás kapcsolata

A hidraulikai rendszer és az automatika nem tervezhető egymástól függetlenül. Ha a szabályozószelepek nem megfelelő nyomásviszonyok között működnek, a helyiségszabályozók instabillá válhatnak, a szelepek zajt okozhatnak, és a szivattyú a szükségesnél nagyobb villamos teljesítményt vehet fel.

Változó térfogatáramú rendszerben ezért össze kell hangolni:

• a szabályozószelepek méretezését;
• a szivattyú fordulatszám-szabályozását;
• a nyomáskülönbség-mérés helyét;
• a minimális térfogatáramot;
• a hőtermelő vagy hűtőgép üzemi korlátait;
• a részterhelési működést.

A beszabályozási tervnek és a szabályozási leírásnak ugyanarra a tervezett működésre kell épülnie.

Alacsony hőmérsékletű fűtés

Az EPBD lehetővé teszi, hogy a tagállamok külön rendszerkövetelményeket állapítsanak meg az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerek hatékony telepítésére és működtetésére új vagy felújított épületekben. Ez nem jelent minden épületre egységesen előírt előremenő hőmérsékletet, de egyértelmű irányt mutat a kisebb hőmérsékletszintű, hatékonyabb rendszerek felé.

Az alacsony hőmérsékletű működés különösen fontos:

• hőszivattyúk;
• kondenzációs kazánok;
• felületfűtési rendszerek;
• alacsony hőmérsékletre méretezett radiátorok;
• megújuló energiát használó rendszerek

esetében.

A kívánt eredményhez azonban nem elegendő a hőtermelő hőmérsékletét csökkenteni. Ellenőrizni kell a hőleadók méretezését, az épület hőigényét, a térfogatáramot, a hidraulikai beszabályozást és a helyiségenkénti szabályozást is.

Szabad hűtés és magas hőmérsékletű hűtés

A magyar rendelet szerint a szabad hűtés lehetőségét minden olyan esetben biztosítani kell, amikor az épület adottságai ezt lehetővé teszik. Magas hőmérsékletű hűtés alkalmazása pedig műszaki lehetőség esetén javasolt.

Szabad hűtésnél a rendszer kedvező külső körülmények esetén kompresszoros hűtés nélkül, vagy annak csökkentett használatával von el hőt az épületből. Ez megvalósulhat például:

• külső levegős szabadhűtéssel;
• vízoldali szabadhűtéssel;
• hűtőtorony vagy szárazhűtő használatával;
• éjszakai átszellőztetéssel;
• talaj- vagy vízoldali természetes hőelvonással.

A szabályozásnak megbízhatóan el kell döntenie, mikor kedvezőbb a szabad hűtés, mint a gépi hűtés. Ehhez nemcsak a külső hőmérsékletet, hanem adott esetben az entalpiát, a páratartalmat, a belső terhelést és a kívánt beltéri állapotot is figyelembe kell venni.

Épületautomatizálási követelmények

A nagyobb nem lakóépületeknél a helyiségenkénti szabályozás mellett BACS-követelmények is megjelennek.

Az EPBD szerint a meghatározott teljesítményküszöböt meghaladó nem lakóépületek épületautomatizálási és szabályozási rendszerének képesnek kell lennie többek között:

• az energiafelhasználás folyamatos követésére;
• az adatok naplózására és elemzésére;
• a működés kiigazításának támogatására;
• az energiahatékonyság összehasonlító értékelésére;
• a hatékonyságromlás felismerésére;
• az üzemeltető tájékoztatására;
• más műszaki rendszerekkel való kommunikációra;
• gyártófüggetlen, interoperábilis együttműködésre.

Az uniós szabályozás a 290 kW feletti érintett rendszerekről fokozatosan a 70 kW feletti rendszerekre terjeszti ki a BACS-követelményt, utóbbiak határideje 2029. december 31. A követelmény alkalmazásánál a műszaki és gazdasági megvalósíthatóságot is vizsgálni kell.

A hatályos magyar rendelet a műszakilag alkalmas, 290 kW-nál nagyobb effektív névleges teljesítményű, egyéb rendeltetésű épületek fűtési, kombinált fűtési és szellőzési, légkondicionáló, valamint kombinált légkondicionáló és szellőzési rendszereinél már előírja az épületautomatizálási és szabályozási funkciókat.

A helyiségi szabályozás és a BACS nem ugyanaz

A helyiségenkénti hőmérséklet-szabályozás és a központi BACS két külön követelményszint.

A helyiségszabályozás feladata, hogy az adott helyiség vagy zóna hőmérsékletét automatikusan szabályozza.

A BACS feladata ennél szélesebb lehet:

• időprogramok központi kezelése;
• alapjelek összehangolása;
• hőtermelők és hűtőgépek sorrendi vezérlése;
• szivattyúk és ventilátorok optimalizálása;
• energiaadatok gyűjtése;
• hibák és hatékonyságromlások felismerése;
• trendek és riportok készítése;
• üzemeltetési beavatkozások támogatása.

A helyiségszabályozók működhetnek önállóan is, de a magasabb energiahatékonysági szinthez célszerű őket a központi épületautomatizálással összekapcsolni. Az EN ISO 52120 strukturált funkciólistát ad az ilyen szabályozási, automatizálási és műszaki épületmenedzsment-funkciók értékelésére.

Mit kell meghatározni a tervezés során?

A szabályozási tervnek nem csupán eszközlistát kell tartalmaznia. Legalább az alábbiakat szükséges egyértelműen rögzíteni:

Szabályozási zónák

Mely helyiségek vagy épületrészek tartoznak azonos zónába, és milyen műszaki indok alapján?

Alapjelek

Mekkora a fűtési és hűtési alapjel, a holtsáv, az éjszakai csökkentés és a használaton kívüli állapot értéke?

Időprogramok

Hogyan követi a rendszer az épület tényleges használatát, a munkanapokat, ünnepnapokat és rendkívüli eseményeket?

Üzemmódok

Milyen feltételekkel lép életbe a komfort-, készenléti, éjszakai, fagyvédelmi, szabadhűtési vagy vészüzem?

Prioritások

A helyiségi szabályozás, a központi rendszer, az üzemeltetői beavatkozás és a külső energiajel közül melyik milyen helyzetben élvez elsőbbséget?

Reteszelések

Hogyan akadályozza meg a rendszer az egyidejű fűtést és hűtést, valamint az egymásnak ellentmondó parancsokat?

Hibakezelés

Milyen állapotba kerül a rendszer érzékelőhiba, kommunikációs hiba vagy beavatkozóhiba esetén?

Adatrögzítés

Mely hőmérsékleteket, alapjeleket, szeleppozíciókat, üzemállapotokat, térfogatáramokat és energiaadatokat kell naplózni?

Az érzékelők elhelyezése kritikus kérdés

A szabályozás pontossága nem lehet jobb, mint a rendelkezésére álló mérési adatok minősége.

A helyiséghőmérséklet-érzékelőt nem célszerű:

• közvetlen napsugárzásnak kitett helyre;
• hőleadó vagy hűtőfelület közvetlen közelébe;
• ajtó vagy nyitott ablak mellé;
• más készülék hőkibocsátásának közelébe;
• huzatos vagy eltakart helyre

telepíteni.

Az érzékelők mérési hibája, elhelyezése és kalibrálása közvetlenül befolyásolja a szelepek, ventilátorok és hőtermelők működését. Egy néhány Celsius-fokkal hibás érték tartósan indokolatlan fűtést vagy hűtést eredményezhet.

Próbaüzem és átadás

A magyar szabályozás a beszabályozás után tartós próbaüzemet ír elő. Ennek során ellenőrizni és dokumentálni kell a rendszer megkövetelt működését és az üzemelési paraméterek teljesülését.

A próbaüzemnek célszerű kiterjednie:

• a fűtési és hűtési üzemmódra;
• a részterhelési működésre;
• az időprogramokra;
• a helyiségi szabályozókra;
• a hőtermelők és hűtőgépek sorrendi vezérlésére;
• a szivattyúk fordulatszám-szabályozására;
• a fűtés-hűtés reteszelésére;
• a hibajelzésekre;
• a kézi felülvezérlésekre;
• a kommunikációs kapcsolatokra;
• a trendadatok rögzítésére.

Nem elegendő azt ellenőrizni, hogy a berendezés bekapcsolható. A tervezett szabályozási funkciókat valós vagy megfelelően szimulált üzemállapotokban kell vizsgálni.

Az üzemeltetés legfontosabb feladatai

A jól megtervezett szabályozás is elveszítheti hatékonyságát, ha az üzemeltetés során a beállítások ellenőrizetlenül változnak.

Rendszeresen felül kell vizsgálni:

• az időprogramokat;
• a fűtési és hűtési alapjeleket;
• a kézi felülvezérléseket;
• a szezonális üzemmódváltást;
• a jelleggörbéket;
• a szivattyúk munkapontját;
• az érzékelők pontosságát;
• a szelepek és csappantyúk működését;
• a riasztások gyakoriságát;
• a hőtermelők és hűtőgépek részterhelési működését.

A kézi felülvezérléseknek lehetőség szerint időkorlátosnak kell lenniük. Az ideiglenes komfortbeavatkozás nem maradhat tartósan aktív anélkül, hogy az üzemeltető figyelmeztetést kapna.

Az adatok szerepe

A szabályozás működése trendadatok nélkül csak korlátozottan ellenőrizhető.

Egy fűtési vagy hűtési zóna elemzéséhez célszerű együtt vizsgálni:

• a tényleges helyiséghőmérsékletet;
• a beállított alapjelet;
• a fűtési vagy hűtési parancsot;
• a szelep vagy beavatkozó állását;
• az előremenő és visszatérő hőmérsékletet;
• a külső hőmérsékletet;
• a foglaltságot;
• az ablaknyitási állapotot;
• az időprogramot.

Ezekből megállapítható például, hogy a komfortproblémát elégtelen hőteljesítmény, hibás érzékelő, hidraulikai probléma, rossz alapjel vagy helytelen időprogram okozza-e.

Dokumentálás és változáskezelés

Az épülettechnikai rendszer telepítésekor, cseréjekor vagy korszerűsítésekor értékelni és dokumentálni kell az érintett rendszer energiahatékonyságát. A dokumentumokat a tulajdonos rendelkezésére kell bocsátani, hogy később megfelelőségi és energetikai célokra is felhasználhatók legyenek.

A szabályozási dokumentációnak célszerű tartalmaznia:

• rendszerarchitektúrát;
• szabályozási funkcióleírást;
• adatpontlistát;
• alapjel- és időprogramjegyzéket;
• hidraulikai beszabályozási tervet;
• mérési jegyzőkönyvet;
• próbaüzemi jegyzőkönyvet;
• riasztási listát;
• kezelési útmutatót;
• változásnaplót.

Minden lényeges üzemeltetési módosításnál rögzíteni kell a korábbi értéket, az új beállítást, a változtatás okát, a végrehajtó személyt és az eredmény ellenőrzését.

A leggyakoribb tévedések

„Egy központi termosztát elegendő az egész épülethez.”

Nagyobb vagy eltérő használatú helyiségeknél általában nem. Az EPBD és a magyar szabályozás is a helyiségenkénti vagy megfelelő zónánkénti automatikus szabályozás irányába mutat.

„Ha a hőtermelő új, a rendszer biztosan energiahatékony.”

Nem feltétlenül. A teljes rendszer beállítása, hidraulikai kialakítása, hőmérsékletszintje, szabályozása és részterhelési működése egyaránt meghatározó.

„A beszabályozás csak kényelmi kérdés.”

Nem. A nem megfelelő térfogatáram komfortproblémákat, szabályozási instabilitást és nagyobb energiafelhasználást okozhat.

„A BMS grafikus felülete igazolja a szabályozás megfelelőségét.”

Nem. A tényleges szabályozási funkciókat, az adatgyűjtést, a hibafelismerést, a kommunikációt és az üzemeltetési visszacsatolást kell ellenőrizni.

„A próbaüzem során elegendő minden berendezést egyszer bekapcsolni.”

Nem. A különböző üzemmódokat, reteszeléseket, részterhelési állapotokat és hibafunkciókat is vizsgálni kell. A magyar rendelet a megkövetelt működés és az üzemelési paraméterek dokumentált ellenőrzését írja elő.