Összefoglalás

A „Komplex technológiák fogadására alkalmas konténer szerkezetű mobil felépítmények kifejlesztése, önálló energetikai rendszerrel.” című K+F projekt keretében meghatározott kutatás-fejlesztési tevékenységet megalapozó tudományos, ipari, műszaki és gazdasági alapkutatásokat 10 részterületre bontva végeztük el. A szakirodalom áttekintése és vizsgálata során a gyakorlatban alkalmazható információkra, kutatásokra, vizsgálatokra, technológiai alkalmazásokra, a hatályos jogszabályi és műszaki előírásokra fókuszáltunk. Az alábbiakban témakörönként bontva mutatjuk be a szakirodalmi feltárás fontosabb következtetéseit.

Az 1. számú „Általános ipari kutatás konténeres termék” című munkarészben elvégzett kutatásunk igazolta, hogy valós kereslet van minőségi, egészséges és a helyi hagyományokon, ízeken alapuló feldolgozott élelmiszerekre, a kereslet ezen termékekre piaca Magyarországon és Európában is folyamatosan nő. A termelés oldalát vizsgálva megállapítottuk, hogy Európában és a világ fejlett mezőgazdasággal rendelkező területein kialakultak azok a Családi gazdaságok (farmok, és társulásaik), melyek termékeiket elsősorban részben, vagy teljesen feldolgozott formában értékesítik, és a feldolgozást helyben végzik a kisüzemi élelmiszerfeldolgozás előnyeit kiaknázva. Magyarországon, és jelentős igény mutatkozik a kis és közepes termelők oldaláról a nagyüzemi feldolgozóktól való függés megszüntetésére, kiváltására, kisüzemi élelmiszerfeldolgozásra, amit több pozitív példa és a kereslet növekedése is igazolt. A mezőgazdasági termőterületek és az állattenyésztő telepek mellé, illetve közelébe telepített kisüzemi feldolgozó egységek, magas feldolgozottságú termékei könnyebben értékesíthetők. Szignifikánsan csökkennek a szállítási költségek, a frissebb, jobb minőségű alapanyag növeli a végtermék minőségét. A kisüzemi feldolgozóegységek (pl. hűs-, zöldség-, gyümölcsfeldolgozó) további előnye lehet a változtatható technológia és gyártósor, a rugalmas kialakítás, a könnyűszerkezetes építés, a modulelemes építkezés, a mobilitás, az áttelepítés lehetősége. Növelik a feldolgozóegységek kihasználthatóságát, lehetővé téve eltérő nyersanyagok feldolgozhatóságát, valamint az egység eltérő érési időszakokban történő alkalmazását.

A moduláris épületek építésének nemzetközi és hazai gyakorlatának vizsgálata megerősítette, hogy a műszaki lehetőségek biztosítottak. Igazolva látjuk az üzemben gyártott könnyűszerkezetes modulokból kialakított épületrendszer alkalmazását, Rendelkezésre állnak az építési anyagok, az épületszerkezetek, az építéstechnológia. Az üzemi gyártás költséghatékony, a minőségellenőrzés és a fejlesztés a folyamatszervezés révén biztosítható.

A nemzetközileg és hazánkban érvényben lévő jogszabályok áttekintése számos további munkaszakasznak szolgált alapjául, melyek a következők:

• élelmiszertechnológia, gyártás és tárolás, HACCP
• hűtéstechnológia, élelmiszertárolás
• épület tervezés, engedélyezés, építés, szállítás, telepítés
• épületenergetika, tűzvédelem, anyagok, szerkezetek, épületek
• energiaellátás / termelés, megújuló források, technológiai lehetőségek
• üzemi építés/gyártás műszaki és technológiai előírásai, gyártástechnológia, minőségbiztosítás és-ellenőrzés, munka-, egészség-, és balesetvédelem

Az önálló energetikai rendszerrel biztosítható energiatermelés kialakítása céljából megvizsgáltuk a megújuló energiaforrások alkalmazásának hazai és nemzetközi lehetőségét, kutattuk a rendelkezésre álló technológiákat.

A 2. számú „Hazai adatok a megújuló energiaforrások területén.” című, valamint a 3. számú „Nemzetközi kutatás a megújuló energiát hasznosító technológiák területén” című munkarészben elvégzett kutatásunk alapján a megújuló energiaforrások közül nem felhasználhatónak minősítettük

• a vízenergiát,
• a szélenergiát,
• és a geotermikus

alapú megújuló energiaforrások esetében.

A helyszíni, szigetszerű, valamint hálózati energiafogyasztást kiváltó energiatermelés létrehozásának céljából további vizsgálat mellett döntöttünk

• a biomassza (szilárd biomassza, biogáz, biodiesel, bioetanol)
• és a napenergia alapú megújuló energiaforrás

alapú megújuló energiaforrások esetében.

A feldolgozó kisüzem energetikai igénye többrétegű. Villamosenergiára van szükség az épület működéséhez (erős és gyengeáramú villamossági rendszerek, berendezések), továbbá a feldolgozó technológia működtetéséhez (berendezések, vezérlés). Hőenergiára van szükség az épülethűtés és fűtés, használati melegvízkészítés), továbbá a feldolgozó technológiához (hőkezelés), és az élelmiszertároláshoz (hűtés). A cél olyan mobil egységek kifejlesztése, melyek vagy 100%-ban autonóm működésre képesek (infrastruktúrától /hálózattól független), vagy az alap energia ellátottság mellett képesek költséghatékonyan működni, jelentős mértékben kiváltva az alap ellátást a megújuló forrásokból termelt energiával.

A 4. számú „Hazai piacon is jelen lévő és elérhető megújuló technológiák” című munkarészben elvégzett kutatásunk során a becsült villamos igény (9-25kW) kiszolgálására alkalmas, megújuló energiaforrásokból termelő technológiákat kerestük, vizsgáltuk. Az elképzelt mikrohálózat pontos konfigurációjának kialakítása egy következő munkaszakaszban a tervezés során valósult meg. A munkarész eredményei alapján egy mikroturbinás (biogáz üzemanyag) vagy belsőégésű motoros (biogáz, illetve biodízel üzemanyag) mikro-CHP egységből és egy kiegészítő napelemekből álló rendszer megvalósítását látjuk célszerűnek. A hűtési igények kielégítésére hőhajtású megoldás alkalmazását találtuk megfelelőnek.

Indoklás:

Az üzemi termeléshez stabil, a technológia által igényelt mennyiségű energia szükséges. A termelési-technológia saját, belső kényszerei miatt csak keskeny határok között mozogva tud alkalmazkodni az energiaellátásban bekövetkező egyenetlenségekhez, anomáliákhoz. A három vizsgált energiaforrás (biomassza, napenergia, hidrotermális energia) rendelkezésre állás és kapacitás tekintetében jelentősen különböznek.

A biomassza (szilárd, folyékony, gáz) bármelyik formájában állandóan rendelkezésre állhat, biztosítható az ellátás, stabilan tervezhető műszakilag és gazdaságilag is a felhasználható, a megtermelt energia. Technológiában és termelt energia mennyiség mértékében is több megoldás / berendezés található a piacon. A komprimált/cseppfolyósított gáz vagy folyadék (növény olaj) bázison működő mikroturbinás vagy belsőégésű motoros kiegészítő mikro-CHP egységből álló rendszerek alkalmasak a felmerülő energiaigények (mind a villamos-. mind a hő-) biztosítására. Ez utóbbi esetben a helyszíni energiatechnológia kevesebb berendezésből fog állni, kevesebb a helyszínre szállítandó eszköz.

A napenergia technológia a mobil feldolgozóegységek önálló energiaellátására nem alkalmas, mind a forrás rendelkezésre állása, mind a megtermelhető energia mennyisége nagyban függ az évszaktól, a napszaktól és időjárási körülményektől. A vizsgált mintapélda alapján, az szükséges villamosenergia gyűjtéséhez (kb. 43kW fogyasztási csúcsigény 32%-át ellátó rendszer esetén) a legkedvezőbb kampányidőszakot tekintve is legalább 330m2 (22db MR20 konténer tetőfelülete) felület szükséges, szemben a termelés/technológia helyigényével (4-8db konténer). A napelemek jelentősen nagyobb felületen történő elhelyezése többlet fogadószerkezet kialakítását igényli. Magyarországon a napi besugárzás fele globális sugárzásból származik. A direkt sugárzás jobb kihasználása döntött napelemekkel műszakilag bonyolult (mobilitás kontra nagyobb, bonyolultabb szerkezet építése és fenntartása), gazdaságilag pedig jelentősen nagyobb mind az építés-beruházás, mind az üzemeltetés költsége. A napelemes rendszerek esetében a kisebb, egyedi igényeknek megfelelő, jobb hatásfokú berendezéseket tartalmazó rendszereknél (pl: 45-50 kW-os fogyasztói csúcsigénnyel a villamosenergiaigény kb. 32%-át ellátó) mintegy 25 millió Ft, a 80% közeli ellátást biztosító nagyobb rendszer esetében a 60 millió Ft-os napelemes rendszer beruházási költséggel lehet számolni. A nagyobb rendszer esetében a napelemeken túl akkumulátorokra is szükség van, melyek költségei a jelenlegi árak mellett akár a 150 millió Ft-ot is érhetik.

A hidrotermális energiát csak nagyon kivételes esetben lehet alkalmazni ott, ahol esetleg rendelkezésre áll (melegházak, állattenyésztő telepekesetén). Ekkor is csak a hőenergia biztosítása lehet gazdaságos cél hőcserélős technológiával rácsatlakozva a meglévő infrastruktúrára. Mellette szükséges megoldani a villamosenergia termelését.

A hűtési igények kielégítésére akár hőhajtású, akár kompresszoros megoldás alkalmazása szóba jön. Az autonóm / szigetszerű energiaellátás miatt viszont célszerű elkerülni, hogy az „energiatermelés csúcsán álló” villamosenergiát használjuk fel kompresszoros hűtésre.

Az abszorpciós hűtő jelentősége abban van, hogy a „melegben” hulladékként meglevő hőt képes „ellenkezőjére” a hűtésre fordítani. A mikro -CHP rendszer közvetlenül szolgálhatja a hőenergiát, ami felhasználható hőcserélővel hűtő-körfolyamat működtetésére. Autonóm működés során a villamos energia igény vezérelte kapcsolt termelésről lehet szó a villamos energiatárolás nélkül, ilyenkor hőigényekkel nem feltétlenül fog találkozni a CHP egység hőenergia termelése, ezért a különbség hőtárolás beépítésével fedhető le.

A tervezett feldolgozóegységek energiaellátásának biztosítását a fentebb megjelölt célok teljesüléséhez alapvetően Biomassza forrással üzemelő, villamos- és hőenergiát termelő mikro energiatermelő rendszerrel látjuk megvalósíthatónak (chp/cchp). Ezt az „alaprendszert” tudja kiegészíteni a napelemes villamosenergia termelő alrendszer, melyet igény szerint tárolóegységgel is el lehet látni. A villamos energia vezérelte üzem jelent kedvezőbb megoldást, ilyenkor a hőigények kielégítése hőtárolási kapacitás megvalósításával valósítható meg. Az „alaprendszer” működhet szilárd tüzelés által, de előnyösebb, a kevesebb rendszerelemet igénylő és kisebb méretű (biodízellel, biogázzal működtetett) mikroturbinás, vagy belsőégésű motoros mikro-CHP egység alkalmazása. A kiegészítő napelemrendszer tervezésekor tekintetbe lehet venni az összes műszaki és gazdasági szempontot a hatékony rendszer kialakításához. Rendelkezésre állnak rendszer szimulációs eszközök melyek az igények pontos (menetrendszerű) megállapítását követően mind a termelési, mind a fogyasztási oldal összetétele és kooperációja alapján jól modellezhetővé teszik a folyamatokat. Az üzemviteli alternatívák megvizsgálhatók, a műszakilag, gazdaságilag optimális rendszerkonfiguráció alakítható ki.

Debreceni Egyetem Szakmai Beszámoló – Energetikai Szakcsoport eredményei:

A „Komplex technológiák fogadására alkalmas konténer szerkezetű mobil felépítmények kifejlesztése, önálló energetikai rendszerrel” elnevezésű GINOP-2.2.1-15-2017-00082 1. részfeladatban az energetikai szakcsoport a következő feladatokat végezte el:

• Ismertetésre kerültek a különböző megújuló energiaforrásokat felhasználó termelő egységek és jellemzőik. Megvalósult a még hatékonyabb energiatermelés szempontjából fontos kis erőművek (gőzturbinás, gázturbinás, kombinált energiatermelő erőművek) összehasonlítása.
  
  
• Kifejtésre kerültek, milyen formában lehet a napenergiát hatékonyan hasznosítani, ismertetve lettek a napelemes megoldások, bemutatásra kerültek különböző napkollektor típusok.
  
  
• Átfogó áttekintésre került sor a Napenergiás hűtési rendszerekkel kapcsolatban. Különböző hűtési technológiák bemutatásra kerültek. Alaposan bemutatásra került az abszorpciós hűtési rendszer. Az adszorpciós hűtési rendszer működési és hűtési tulajdonságai is összefoglalásra kerültek.
  
  
• A kompresszoros hűtési rendszerek fizikai jellemzése is megvalósult.
  
  
• Szabvány méretű hűtő konténerek is bemutatásra kerültek.

Az 5. számú „Konténerek hasznosítása kutatási anyag nemzetközi és hazai szinten.” című munkarészben elvégzett kutatásunk eredményei az alábbiak. Megállapítottuk, hogy a hazai jogszabályi környezet, a hatályos követelmények teljesíthetők, a projekt megvalósítását kizáró szabályozást nem találtunk. Megvizsgáltuk a tervezési, az építési és gyártási, engedélyezési és termékmegfelelőségi, a szállítási, a telepítési, a tűzbiztonsági és tűzvédelmi, a környezetvédelemi, hulladékkezelési, munka-, egészség- és balesetvédelmi stb. előírásokat.

Megvizsgáltuk a nemzetközi és a hazai gyakorlatot, megállapítottuk, hogy külföldön elterjedt a konténerek építészeti célú alkalmazása és a moduláris építészet. A magyar építési piac gyorsuló mértékben, egyre szélesebb felhasználási körben alkalmazza a konténereket és a moduláris építés i módot.

A moduláris építkezés, és a konténerekből való építkezés bár hasonló egymáshoz, de mégis teljesen más. Főbb különbségük az, hogy az egyik módszerben felhasznált anyag (a hajózási konténerek) ilyen szempontból tökéletesen alkalmatlanok a nagyipari építésre. A moduláris épületek moduljait kifejezetten erre tervezik, gyártják, és használják

Az ipari építés-technológia hatékony alkalmazásához és az üzemi gyártás folyamathoz, a szabványos méretrend megléte elengedhetetlen fontosságú. Egyszerűsíti a gyártási folyamatokat, növeli pontosságot, a „sorozatgyártás” csökkenti a költségeket, javítja a minőséget. Szabályozható, ellenőrizhető, „standard” eljárások kialakítását teszi lehetővé.

A K+F Project cél, a kisüzemi élelmiszerfeldolgozó épületek megvalósítására a szállítási konténerekhez hasonló méretekkel rendelkező, moduláris épületkialakítást látjuk megfelelőnek. A modulok tartószerkezeti kialakítására acél vázrendszer alkalmazása célszerű. Ez a rendszerszemlélet fenntartása mellett ad lehetőséget az egyedi terhelési igényeknek (eltérő beépülő technológiai berendezések) megfelelő rugalmas szerkezeti kialakítást.

A 6. számú „Hazai piacon jelen lévő konténerek, valamint az egyedi konténerek kivitelezésének kutatási, fejlesztési lehetőségeinek vizsgálata.” című munkarészben elvégzett kutatásunk során elért eredmények.

Az üzemben, ipari technológiával gyártott, szállítható modulokból felépülő élelmiszeripari feldolgozó épület és funkció speciális követelményt támaszt a felhasználható anyagokkal és a szerkezeti megoldásokkal szemben.

A többlet követelmények:

• alacsony önsúly / nagy teherbírás
• energiahatékonyság,
• víz és párazárás, nagyfokú ellenállóság
• élelmiszeripari higiénia, tisztíthatóság, fertőtlenítés lehetősége
• szerelő jellegű szárazépítési technológia alkalmazhatósága
• anyagok, szerkezetek, kapcsolatok „rugalmassága” dinamikus teherbírás
• üzemi sorozatgyártás, előregyártás, „futószalag” rendszerben alkalmazható technológia
• kisebb és nagyobb elemekből álló rendszerelv alkalmazása
• alacsony fenntartási költség (üzemeltetés, karbantartás, szerelés-javítás, pótlás)
• alapozás a környezet károsítása (végleges módosítása) nélkül

Anyagok szerkezetek:

1. javasolt alapozási módok
A mobilitás, a minél kisebb környezetmódosítás, valamint az áthelyezéskor a környezet helyreállíthatósága fontos igény. a talajcsavar és az előregyártott vasbeton elemes pontszerű, illetve felületi teherelosztással (ez kiegészül talajtömörítéssel) is megfelel.

2. Javasolt tartószerkezet
Acél tartóvázas szerkezet sarokmerev kapcsolatokkal. Az acélszerkezeti kapcsolatok kialakítása során mind a hegesztett, mind a csavarozott kapcsolatok alkalmazhatók.

3. vízszintes és függőleges határoló szerkezetek
A határoló szerkezetekkel (anyagával) szemben támasztott igényeknek (ipari funkciójú épület, -hőszigetelés, felület, higiénia és tisztíthatóság, egyszerű karbantartás-), az ipari építés-szerelés technológia, valamint a költség- és energiahatékonyság szempontjaira tekintettel az ásványgyapot vagy PIR/PUR töltésű fém páncélzatú szendvicspanel jó választás minden falszerkezet esetében (homlokzati fal, hűtőtéri fal és belsőfal) és magas bordával a tetőhéjazat esetében is. Ipari és kereskedelmi épületek és csarnokok esetében a gyakorlat igazolta mind a használati értékét, mind a gazdaságosságát más megoldásokkal szemben. A szendvicspanel alkalmazása akár mint anyag, akár mint szerkezeti kapcsolatok kialakítása tökéletesen beilleszthető az ipari építés-szerelés üzemi technológiájába.

4. nyílászárók
Az élelmiszeripari igényeket figyelembe véve a homlokzati és a belső ajtók zárt profilú műanyag (PVC) hőhídmentes, fém maggal erősített műanyag ajtószerkezettel magas hőszigetelő értékkel rendelkező, többrétegű üveg, vagy poliuretán habkitöltésű tömör mezőkkel készülnek,

A hűtő-, fagyasztóterek az élelmiszeripari- és higiéniai elvárásoknak és szigetelési igényeknek (hűtőtér/kapcsolódó tér hőmérsékletkülönbsége) megfelelő speciális hűtőtéri ajtók toló, illetve nyíló vasalattal könnyű és egyenletes hozzáférhetőséget biztosítanak a hűtött térhez.

5. fal és padlóburkolat, egyéb kiegészítők
A fal felületével szemben támasztott igényeknek (kiemelten a higiénia, tisztíthatóság, fertőtlenítés igényre) a szendvicspanelek fém páncélzata megfelelő. A gyártóüzemben igény esetén készülhet INOX felülettel, vagy speciális PVC felületbevonattal.

Padlóburkolatként a teljes felületen ragasztott PVC lemez padlóburkolat a megfelelő magoldás, melyet célszerű a falakra felhajtani és a lemezeket anyagában ragasztott technológiával toldani.

 A fal-fal csatlakozás kialakításához rendelkezésre állnak PVC holker-elemek különböző méretben (rádiusz) a szereléshez szükséges összes tartozékkal együtt (vezetősín, pozitív-negatív sarokelem, véglezáró elem) és az élelmiszeripari tereknél rendszeresen alkalmazott elemek a - rozsdamentes acélból készülő – falvédők, élvédők, anyagátadók, manipulációs felületek, mosogatótálcák.

6. almennyezet
Az álmennyezet feletti elektromos- és gépészeti rendszerek lehető legkönnyebb hozzáférését, karbantarthatóságát, javíthatóságát a könnyen bontható kazettás/tálcás álmennyezet biztosítja. Több gyártó forgalmaz fém tartóbordák közé elhelyezhető higiénikus, tisztítható felületű kazettás rendszert akár rozsdamentes acél felülettel.

Az Élelmiszerfeldolgozó kisüzem létrehozásának technológiai folyamatai:

A három fő fázis:

• tervezés
• ipari építés, vagyis „sorozatgyártás” üzemikörülmények között
• helyszíni telepítés / áttelepítés

A helyszínen a telepítést megelőzően elvégzendő a fő feladat-csoportok:

• tereprendezési munkák (fakivágás)
• földmunkák (terepszint rendezés, belső utak, talajcsere, tömörítés)
• kitűzés
• alapozás (talajcsavar, vasbeton-elemes felszíni teherelosztó pont, vagy lemezalap)
• közmű bekötések előkészítése (víz, szennyvíz, energia)
• belső utak, járófelületek építése burkolattal (gyalogos, illetve járművel is járható)

A helyszíni telepítés során elvégzendő a feladatok:

• szállítás (közúti, vasúti)
• daruzás (szállító eszközről le, pozícióba helyezés)
• ideiglenes takarás, borítás levétele
• beállítás. finom pozícionálás (vízszintes és függőleges)
• elemek összeállítása, egymáshoz rögzítése (szerkezeti)
• kapcsolódási pontok készre szerelése (gépészeti és elektromos, irányítástechnika)
• építészeti dilatációk, kapcsolatok készre szerelése
• közmű be- és rákötések elkészítése
• beüzemelés
• működés tesztelése

Az áttelepítés esetén elvégzendő „bontási” feladatok:

• közmű le- és kikötések
• gépészeti rendszerek leürítése
• építészeti dilatációk, kapcsolatok visszabontása
• kapcsolódási pontok visszabontása (gépészeti és elektromos, irányítástechnika)
• elemek szétválasztása (szerkezeti)
• ideiglenes takarás, borítás elhelyezése
• daruzás (szállító eszközre)
• szállítás (közúti, vasúti)

A gyártás fő folyamatai:

• tartószerkezeti váz gyártása (fém tartóváz)
• külső határolófalak építése (szendvicspanel szerkezet)
• tető szerelése (szendvicspanel szerkezet)
• padlószerkezet építése (több rétegű szerelt szerkezet)
• hőszigetelés építése
• vízszigetelés építése
• belső falak építése
• hűtőterek építése (szendvicspanel szerkezet)
• épületlakatos szerkezetek készítése és beépítése
• épületbádogos szerkezetek elkészítése és beépítése
• gépészeti rendszerek építése
• erősáramú rendszerek építése
• gyengeáramú rendszerek építése
• külső és belső nyílászárók beépítése
• hűtőterek nyílászárók beépítése
• álmennyezet szerelése
• padlóburkolatok építése (pvc lemezburkolat)
• felületképzések
• dilatációs szerkezetek gyártása

Egyedi-konténer tervezési szempontjai:

Az ismertetett szerkezetek a tervezett rendszerekbe betervezhetőek, ill. jó kiindulási alapot jelentenek egyedi konténer szerkezetű mobil felépítmények tervezésénél. A következő szempontok inkább egyszerűbb, zártszelvényekből összeállított szerkezetek tervezése felé mutatnak:

• Gépészeti berendezéseket tartalmazó konténerek tartószerkezetét a gépekhez kell igazítani. A gépek koncentrált, dinamikus terhelésének felvételére alká kell kialakítani.
• Biztosítani kell a gépek esetleges javítása, cseréje miatt szükséges nagy méretű áttöréseket.
• Tervezéskor mérlegelni kell a gyártó lehetőségeit is.

A tervezés megkezdése előtt meg kell határozni a konténereket érő terheket és hatásokat:

• Meg kell adni a tervezési élettartamot.
• Meteorológiai terhek szempontjából a MSZ EN 1991 szabványsorozat előírásait kell figyelembe venni.
• A hasznos terheket (függőleges, vízszintes értelemben)
• Ismerni kell a gépészet terheit, különös tekintettel a dinamikus hatásokra.
• Tisztázni kell a szállítási módot.

A tervezéshez ismerni kell továbbá a pontos méreteket, a nyílások, áttörések helyét, a gépek teherátadási pontjait, a lehetséges megtámasztási (alapozási) pontok helyét. Célszerű megbecsülni, hogy egy adott típusú konténerből milyen darabszám készül. Érdemes lehet a közel azonos felhasználású konténerek elsődleges tartószerkezetét a mértékadó terhelés figyelembevételével egyformára megtervezni, típuskonténereket kialakítani.

A 7. számú „Hőtani kutatási anyagok (hőszigetelés, tűzvédelem, vízszigetelés, egyéb igények)” című munkarészben elvégzett kutatásunk során megvizsgáltuk az épületenergetikai,

tűzvédelmi előírásokat, elkészítettük az előzetes villámvédelmi kockázatelemzését, és WinWatt szoftver segítségével modelleztük a prototípus épületek szerkezeteinek hő- és páratechnikai viselkedését.

Tűzvédelem:

Megállapítottuk, hogy a tervezett épület megvalósítható könnyűszerkezetes építéstechnológiával, üzemi körülmények közötti sorozat-gyártással a piacon megtalálható anyagokból.

A moduláris acél tartószerkezet tekintetében rendelkezésre állnak a fém felületeken alkalmazható égéskésleltető és tűzálló bevonatok.

A hőszigetelő, fémfegyverzetű szendvicspanelek a tűzvédelmi előírásokat minden töltetfajta esetén teljesítik.

A tűz és vagyonvédelem biztosításához fontos elem az energia rendszer (termelő, ellátó, fogyasztó aktív önvédelme. Fokozottan tűz- és robbanásveszélyes anyag tárolása, felhasználása csak biomassza energiaforrás felhasználása esetén történik. Az energiatermelő berendezések általában rendelkeznek „önvédelemmel”. A mikrorendszer további elemeinek kialakításakor célszerű az energiaellátás szakaszolhatóságát, és indokolt a központi áramtalanítás lehetőségét kialakítani.

A tervezett felhasználási helyek elsősorban településhatáron kívül lesznek, bekövetkező tűzesetek esetén megkönnyíti azok oltását, a kézi tűzoltó berendezések elhelyezése.

Villámvédelem:

Az élelmiszeripari termelőegység általános kialakítási sémája több alapegységet tartalmaz. Ezek az élelmiszeripari feldolgozó- és tárolóegység, az energiatermelő-egység, a szociális-egység. Az Előzetes Villámvédelmi Kockázat értékelésekor a komplex épületkialakítást vizsgáltuk. Természetesen konkrét igény, megrendelés esetén a kockázatelemzést el kell készíteni a tervezett funkcióra, épületre, telepítési helyszínre.

Előzetes kockázatszámítás eredménye:

A projekt építményei esetében a nincs szükség villámvédelmi rendszer kialakítására.

• a kockázatelemzéssel meghatározott, egy évre vetített kockázat az emberi élet elvesztésére vonatkozóan kisebb, mint 10-5, a közszolgáltatás kiesésére és a kulturális örökség elvesztésére vonatkozóan kisebb, mint 10-4.
• T1+T2 típusú SPD beépítése a kisfeszültségű betápláló vezetéken az épület főelosztójába
• D1 típusú SPD beépítése a (telekommunikációs) csatlakozóvezeték(ek)be az épület csatlakozási pontján
• A kiterjedt fémszerkezeteket, az EPH gerinc és leágazó vezetéken keresztül be kell kötni az épület EPH csomópontjába. A kivitelezés befejeztével a kivitelező köteles az érintésvédelem hatásosságát műszeresen ellenőrizni és a mérési eredmények alapján minősítő iratot készíteni.

A villámvédelmi kockázatkezelésben meghatározott védelmi intézkedéstől függetlenül a túlfeszültség-védelmi rendszer kialakításánál figyelembe kell venni a Villamos TvMI 9.7. szakaszában leírtakat. Az MSZ HD 60364-4-443 és -5-534 szabványok követelményének megfelelően T2 típusú SPD beépítése javasolt minden olyan elosztóba, amely az előtte lévő elosztótól (vezeték mentén mérve) 10 m-nél távolabb van. E szabványok értelmében a végponti készülékek előtt további T3 típusú SPD-k beépítése lehet szükséges.

A túlfeszültség-védelmi rendszer kialakításánál célszerű figyelembe venni a vonatkozó MEE-MABISZ ajánlást is.

Épületenergetika, Hőtan:

Az épületenergetika kérdésköre ma már főként környezetvédelmi, gazdaságossági szempontok érvényesítése a tervezésben, építésben, az üzemeltetésben az életciklus teljes tartamára vonatkozó energiaigénye (termelése) és környezetszennyezése összessége adja meg a környezetünkre gyakorolt hatását. A funkciót miatt az építmény energiaigényes. Önmagában az élelmiszer ipari technológiák általában fűtést, hűtést alkalmaznak (pl.: szárított, hőkezelt (meleg, hideg termékek), de maguk a technológiákat befogadó, illetve a terméket tároló épületek is igényelhetnek a környezeti hőmérséklettől eltérő temperálást. Az „aktív” energetikai elemek mellett kiemelt szempont a „passzív” jellemű épületszerkezetek kialakításakor megtalálni azokat az anyagokat, technológiákat, szerkezeti megoldásokat, melyek lehetővé teszik hatékony, gazdaságos rendszer kialakítását.

Az épületenergetikai követelmények folyamatosan változnak, szigorodnak. A szabályozás célja az épületek energiaigényének minimalizálása, közeledés a nulla energiaigényű épületek megvalósítása felé.

A jogszabályi előírások alapján a termékre, mint épületre az energetikai jellemzők tanúsításának eljárása és a KNE követelmények nem vonatkoznak. Mint üzemi berendezésre, viszont a fogyasztók számára prioritással bír.

A létesítmény mobil, moduláris, acélvázas-könnyűszerkezetes építési módja, és a szendvicspanel technológia, valamint az üzemi „elemes-rendszerben” kialakított sorozatgyártás által támasztott követelményeknek csak a hőszigetelő anyagok szűk köre felel meg.  A szendvicspanel fegyverzete standard esetben tűzihorganyzott acéllemez, speciális igények esetén lehetőség van alumínium vagy rozsdamentesacél lemez alkalmazására is. Hőszigetelő képessége természetesen a kitöltő hőszigetelő anyag jellemzőitől függ. Azonos panelvastagság mellett a PUR- és PIR-habos panelok használata előnyösebb, mint a szálas anyaggal kitöltötteké. A komplett panelburkolat hőszigetelési, energetikai teljesítményét (U – eredő hőátbocsátási tényező, W/m2K) erősen befolyásolja továbbá az illesztések kialakítása, és az acél tartószerkezet okán is a hőhíd-hatás. A gyakori illesztési típusokra a vonatkozó EN14509 harmonizált termékszabvány előre kidolgozott megoldásokat nyújt. Az acéllemez fegyverzetű tetőpanelek esetén a legkisebb tetőhajlás 4°(7%), azonban a globális vízzárósági biztonság érdekében 10°(18%) alatt javasolt a toldásoknál vízzáró tömítőszalag alkalmazása.

Az alkalmazott szerkezeti méreteket, így a hőszigetelések vastagságát a technológia által meghatározott hőmérséklet igények biztosításának gazdaságos módja. műszaki- és gazdaságossági követelmények komplex rendszere határozza meg. Az épület egy termék, a piacképességét, az értékesítési áron túl elsősorban a gazdaságos üzemeltetési költségek határozzák meg.

A tanulmány vizsgálta az épületszerkezetek kialakításának lehetőségeit kiemelten a hőtani és tűzvédelmi szempontokra, megvizsgálta a vonatkozó jogszabályi előírásokat. Részletesen kutattuk a megvalósításhoz szükséges technológiákat, az alkalmazható anyagokat, szerkezeteket. Megállapítható, hogy a tervezett épület megvalósítható könnyűszerkezetes építéstechnológiával, üzemi körülmények közötti sorozat-gyártással a piacon megtalálható anyagokból.

• tűzvédelmi bevonattal ellátott moduláris acél vázszerkezet
• hőszigetelő, fémfegyverzetű szendvicspanelek (fal- és tetőpanelek, PUR- , vagy PIR-habos töltettel)
• többrétegű, szerelt padlószerkezet alsó fémlemez fegyverzettel, PVC lemezburkolattal

Szimuláció, virtuális modellezés lehetősége tervezés folyamatában:

A vizsgált technológiák tervezéséhez rendelkezésre állnak a „betartandó” jogszabályi előírások, a szabványosított tervezési és építési követelmények. Ezen túlmenően léteznek energetikai szimulációra képes számítógépes alkalmazások, melyek lehetővé teszik az épületszerkezetek (és azok részlet megoldásainak), valamint a teljes energetikai-megoldás vizsgálatát a virtuális térben segítve a műszakilag és gazdaságilag hatékony kialakítást. A későbbi tervezési és termékfejlesztési folyamatokban is célszerű ezen szimulációs szoftverek alkalmazása.

A 8. számú „Termék funkcióját biztosító technológia összeállítása, a technológia térbeli- és energiaigényeinek felmérése, koncepció alkotás” című munkarészben elvégzett kutatás eredményeire alapozva a K+F Projektben négy eltérő funkcióra tervezünk prototípus üzemépületet, egységes léptékű modulrendszerben és egységes építéstechnológia kialakításával.

Javasolt feldolgozói technológiák

Húsfeldolgozás

A magyar mezőgazdasági tenyésztőtelepeken, háztáji gazdaságokban nevelt húsállat feldolgozása lehetséges kisüzemi körülmények között, létezik technológia és vannak hozzá eszközök, berendezések. A húsfeldolgozó prototípus épület esetében alapanyagként a sertéshúst választottuk. A tisztított, felezett előhűtött (hideg) félsertést, melynek maghőmérséklete+7ºC -nál alacsonyabb, de a fagyás még nem következett be.

Tejfeldolgozás

A magyar mezőgazdasági tenyésztőtelepeken, háztáji gazdaságokban tejtermelési célból tartott állatok tejének feldolgozása lehetséges kisüzemi körülmények között, létezik technológia és vannak hozzá eszközök, berendezések. A tejfeldolgozó prototípus épület esetében sajt és savanyú tej- és tejszínkészítmények kisüzemi gyártása is megvalósítható, az épületrendszer alkalmas ezen technológiák, valamint a szükséges eszközök és berendezések befogadására.

Gyümölcs és Zöldség feldolgozás (gyümölcs- és zöldséglé)

A magyar mezőgazdaság termesztett zöldségek (pl: cékla), gyümölcsök (pl, meggy, alma, barack, ribizli, szőlő) feldolgozása lehetséges kisüzemi körülmények között, létezik technológia és vannak hozzá eszközök, berendezések. A zöldség- és gyümölcslé prototípus épület esetében mind a zöldség, mind a gyümölcs alapú lé-készítmények kisüzemi gyártása megvalósítható megegyező épületkialakítás mellett. Az épületrendszer ezen túlmenően alkalmassá tehető más termékek technológiáinak, gyártósorainak befogadására is.

Építészeti kialakítás

A kifejlesztett építési rendszer alapeleme az üzemben, ipari építéstechnikával gyártott MODUL. A feldolgozó és a szociális funkcióhoz az épületek a telepítés helyszínén a szállítható méretű és súlyú modulok összeépítésével hozhatók létre. Az öltöző, illetve a feldolgozó épületek között az egycsatornás közlekedő útvonal kialakítása szükséges, mely zsilipként biztosítja az egyes épületek kizárólag tiszta útvonalon történő megközelítésének lehetőségét. Több épület telepítése történhet akár lineáris (egymás után történő), akár csillag alakú telepítéssel. Az épületek könnyűszerkezetesek, minden rendszerük (tartószerkezetek, épületszerkezetek, gépészeti és elektromos rendszer) teljesíti, a többszöri bonthatóság, szállíthatóság, összeépíthetőség követelményét. Az épületek kis súlya lehetővé teszi modern alapozási technológiák alkalmazását (pl: talajcsavar), melyek a helyszíni talajt és terepet hosszú távon nem módosítják, a környezetet nem károsítják. Egy idényben, akár több helyre történő telepítés, és a szigetszerű működés lehetősége is biztosított, amennyiben nincs a közelben elektromos energia. Az épület a telepítési helyszínre közel teljes készültségi fokban érkezik, a helyszínen csak a modulok összeszerelése, valamint az energetikai és közmű egységekre (ivóvíz, szennyvíz), vagy hálózatra kötése, és az épület beüzemelése történik.

Modul (váz) rendszer

Az építészeti kialakítási lehetőségeket végig tekintve a modul-rendszer alapméretét, (mely a tartószerkezeti vázrendszer méreteit jelenti), 3,0 m szélességben. 7,0 méter hosszban és 3,0 m magasságban határozta meg.

Építéstechnológia

A kutatási tevékenység eredményei alapján az ipari építési mód mellett döntött. A modulokat üzemben „sorozatgyártás” jelleggel építik. A teljes folyamatot a koncepció kialakítástól a tervezésen és a gyártáson át erre a módszertanra építi fel. a telje gyártás technológia kialakítását segíti majd a prototípusok megépítésével szerzett összes tapasztalat.

A 9. számú „Gépészeti-energetikai kutatások: épületenergetikai megoldások az alkalmazott technológia igényei, a hűtés-fűtés szempontjai szerint gépészeti és építészeti oldalról történő megközelítéssel” című munkarészben elvégzett kutatás eredményeire alapozva a K+F Projektben minden, eltérő funkcióra tervezett prototípus épület a szigetszerű, hálózatmentes telepítés esetén is megfelelő energiaellátást biztosító Energiatermelés fő berendezése egy turbinás vagy belsőégésű motoros mikro-CCHP egységet alkalmazunk, a piacon széles teljesítmény-tartományban (10-500kW) beszerezhetők. Mellette fotovoltaikus napelemekből álló rendszer megvalósítását, ami kiegészítve tároló egységgel elsősorban ez épület üzemeltetéséhez szükséges villamosenergia előállítására lesz alkalmas.

A hűtési igények kielégítésére akár hőhajtású, akár kompresszoros megoldás alkalmazása is megfelelő. A kutatási eredmények alapján a tervezett épületekhez, a hűtést igénylő terek esetében javasoljuk léghűtés biztosítását mind a munkaterületek, mind a hűtőterek esetében. Javasoljuk a hűtési igények kielégítésére hőhajtású megoldás alkalmazását.

A rendszer a hűtéshez a megújuló források felhasználásával (bioüzemanyagok és napenergia) megtermelt hő- és villamosenergiát használja fel. Az épületek fűtését és a hűtést is a hőszivattyú és levegő befúvásával javasoljuk kialakítani. A hűtőterek hűtését az épület többi gépészeti rendszerétől leválasztva, önálló hűtőrendszerrel szükséges kialakítani. Az épület többi helyiségében fűtésre és hűtésre is alkalmas kiépítés javasolt.

Az energiatermelés folyamatát, a berendezések működését, valamint a megtermelt villamos- és hőenergia felhasználását, vagyis a fogyasztók működését optimalizálni, harmonizálni szükséges. mind az energiatermelés, mind a fogyasztás több elemből, berendezésből, folyamatból áll, ezért szükséges komplex vezérlést kialakítani. Konzorcium a prototípus épületek és az azokba beépített feldolgozó-technológia üzemeltetési tesztjei alatt szabályozhatja be a szoftveres vezérlést.

A 10. számú „A funkció-energetikai optimalizálás-bekerülési költség-piacképesség összefüggései alapján kiválasztani a megfelelő szerkezetet. – SZOFTVERES MODELLEZÉS” című munkarészben A K+F Projektben elvégzett munkák.

Szoftveres vizsgálati módszer

BAUSOFT – WINWATT szoftver

A program egy moduláris felépítésű, felhasználó igényeire alakítható, megfelel a hatályos jogszabályi előírásoknak és szabványoknak. Alkalmazható szerkezetek hő- és páratechnikai vizsgálatára, helyiségek, épületrészek, épületek, épületcsoportok energetikai modellezésére, valamint fűtéstechnikai tervező programként is használható. egyes változatai több-kevesebb modult tartalmazhatnak, az igényektől függően.

A K+F Projekt tervezési és később, a fejlesztés során is gazdaságosan segíti az épületenergetikai modellezési folyamatokat.

Tervező- Modellező szoftver Mobil „KONTÉNER” alapú feldolgozóüzemekhez

A projekt keretében kifejlesztettük MODÉP-TERV szoftvert, ami a modulok, az épületek, rugalmas modellezését teszi lehetővé, grafikus (vizuális) megjelenítéssel (épületmodell) támogatja a kialakítási és telepítési lehetőségek elemzését, döntések gyors előkészítését a termék-tervezés folyamatában. Előbbieken túl adatokat szolgáltat a további tervezéshez, árajánlatok készítéséhez. A létrehozott műszaki dokumentáció (normál vagy részletes méretben), kiegészítve a kalkulált árajánlattal alkalmas lesz az értékesítési folyamatok támogatására.

A szerkezetek modellezése:

Belső falak:

A modellezés alapján megállapítható, hogy hő- és páratechnikai szempontból a szendvicspanel (v=10 cm) felel meg, mint belső határoló falszerkezet, ezért ennek alkalmazását javasoljuk.

A v01 verziószámú prototípusokban alkalmazott szárazépítészeti gipszkarton válaszfalak alkalmazását a helyiségek között fellépő páradiffúzió miatt nem javasoljuk. Egyeztettünk hűtőházak/hűtőterek építésével foglalkozó szakemberekkel is a modellezést eredményeit ellenőrizve, akik megerősítették, hogy ebben a környezetben rendszeresen előforduló probléma (építési hiba) a giszkarton falban előforduló páralecsapódás, mely a fém vázszerkezeten megy végbe, ott korróziót okoz.

Külső falak:

A v=10 cm, 12 cm és 15 cm szendvicspanel falak, valamint a vössz=12+10 cm dupla szendvicspanel hűtőtéri kültéri határoló falak teljesítik az előírt hőátbocsátási értéket (U). Páratechnikai modellezés eredménye igazolta, hogy a gyártói előírásokat betartva a szendvicspanelből épített külső falszerkezetekben páralecsapódás nem keletkezik. A jelenleg hatályos jogszabályi előírásoknak megfelelnek.

A külső határoló falszerkezetek esetében az összes szempont figyelembevételével

építészeti (helyigény, területhasznosítás, kapcsolódó szerkezetek)

energetikai (téli hőveszteség/fűtési energiaigény és nyári hőterhelés/hűtési energiaigény)

költséghatékonyság (építési /üzemeltetési költségek)

a v=12 cm szendvicspanel külső határolófal alkalmazása javasolt a továbbiakban is. Hűtőterek határolófalainak esetében a v=12 cm + 10cm szendvicspanel külső határolófal alkalmazása javasolt.

Padlószerkezetek:

v01 verziószámú prototípusokban alkalmazott szárazépítészeti padlószerkezet a 16 cm EPS hőszigeteléssel „talajon fekvő padlóként” (akár lemezalapon, akár sávalapon közte tömörített zúzottkő ágyazattal) teljesíti az előírt követelményértéket (U=0,3 W/m2K). Lábakra állítva az előírt követelményérték (U=0,17 W/m2K) közelében teljesít, ami az időszakosan (május-október között) használt épületek esetében megfelelő. Páralecsapódás a modellezett padló rétegrendekben nem keletkezett.

A padlórétegrend további alkalmazását javasoljuk a belső gépészeti szerelőtér (6 cm-es légtér) elhagyásával a V02 Prototípus estében.

Tetőszerkezetek:

v01 verziószámú prototípusokban alkalmazott tetőszerkezet a V=15 cm Isocop tetőpanelje teljesíti az előírt hőátbocsátási követelmény értéket (U=0,17 W/m2K). A páratechnikai vizsgálat alapján megállapítható, hogy a szerkezetben páralecsapódás nem keletkezik. Építészeti szempontok miatt merült fel a V02 verziójú terveken a 2-3% lejtéssel épített kvázi „lapostető” melyet megvizsgáltunk szoftveres szimulációval. A szerkezet teljesíti a hőátbocsátási előírást, és pára-technikailag is megfelelő (páralecsapódás a szerkezetben nem alakul ki).

Alkalmazása a v02 verziószámú prototípusnál a vizsgálatok alapján javasolt.

Kültéri ajtók:

v01 verziószámú prototípusokban alkalmazott (több kamrás, hőhídmentes PVC tokszerkezet + , fokozott hőszigetelésű 3 rétegű üvegezés) műanyag ajtók a hőtechnikai modellezés eredménye alapján teljesítik az előírt hőátbocsátási értéket. Alkalmazásukat a v02 verziószámú prototípusnál javasoljuk.

Hűtőtéri ajtók:

A homlokzatra kerülő, külső térbe nyíló hűtőtéri ajtók esetében javasoljuk a vastagabb (v=10-15 cm) hőszigetelőmaggal készített ajtók alkalmazását). A beltérben a szimuláció és a gyártói előírások alapján is megfelelnek a v01 verziószámú prototípusokban alkalmazott v=6-8 cm szigetelőmaggal készülő hűtőtéri ajtók.

„MODUL” egységek modellezése

A v01 Prototípus esetében alkalmazott v=12 cm szendvicspanelek további felhasználását javasoljuk a v02 Prototípus esetében is, mivel energetikailag és szerkezetiár arányosan is megfelelő megoldás.

A modellezés során vizsgáltuk a modulok hőtechnikai teljesítményét a homlokzati nyílászárók alkalmazása esetén is.

A v02 prototípus esetében emiatt javasolt nyílászárók az üvegezett felületek benapozás elleni védelme (pl.: fény és hővisszaverő fóliázással, kültéri árnyékoló alkalmazásával), a keleti, a déli és a nyugati tájolású homlokzatokon.

Épületek és helyiségek modellezése

Az elvégzett szoftveres szimulációk eredményei bizonyították, hogy a V01 prototípus kialakítása, energetikai szempontok szerint magas szinten valósult meg, az alkalmazott anyagok és szerkezetek megfelelnek a hatályos előírások követelményeinek

A v02 prototípus áttervezése során ezért a V01 prototípus épületszerkezeti építése során felmerül műszaki és technológiai problémák, a lehetséges hibaforrások felszámolására lehet koncentrálni.

A javított kialakítás tervein „ellenőrzési célokkal” elvégzett szimulációs vizsgálatok igazolták, hogy épületenergetikai szempontok alapján hatékony épületek jöttek létre.

Fejlesztők/Tervezők felé javasoljuk mérlegelni és átgondolni a homlokzaton alkalmazott nyílászárók szükséges számát, az üvegezés hatásait a belső tér megvilágításában kontra a nyári hőterhelés növekedését, az árnyékolások alkalmazását műszaki és gazdaságossági szempontból is.

A szoftveres modellezés alkalmazásának tapasztalata:

A projekt keretében kifejlesztett, valamint a modellezéshez alkalmazott összes szoftver további használata javasolt a későbbi típustervek elkészítése, a késztermék további fejlesztése, és az energetikai minősítése során is. A modellezés tapasztalatai alapján költséghatékony eszköznek bizonyult mind WinWatt (Hőtechnikai-Épületenergetikai Modellező Szoftver), mind a projekt során kifejlesztett MODÉP-TERV nevű tervezőszoftver.