A hőszivattyú

A levegő-víz hőszivattyú a melegvíz előállítás egy környezetbarát, tiszta és költséghatékony módja. A hőszivattyús rendszer elektromos áram segítségével működik, és a levegőből nyert hőenergia felhasználásával állít elő használati és/vagy fűtési melegvizet. A hőszivattyú jósági foka (hatásfoka) függ a külső levegő hőmérsékletétől, sajnos az minél alacsonyabb, annál kevesebb hőt képes előállítani a rendszer, és annál több elektromos áram használatra lesz szüksége. Emiatt igény lehet másodlagos fűtés alkalmazására is. Alacsony bekerülési költsége, és néhány éven belüli megtérülése miatt azonban népszerű megoldást jelent a levegő-víz hőszivattyú, ráadásul gyorsan és könnyen, mindössze egy nap alatt telepíthető.

Így maradnak számunkra a megújuló energiaforrások, ezek közül az egyik leggyakrabban emlegetett a hőszivattyú. Bár működtetéséhez energiát kell befektetni – általában villamos energiát – mégis a megújuló kategóriába soroljuk, ugyanis levegőből, talajvízből, folyóból vagy a talaj mélyebb rétegeiből nyerjük a hőt, mégpedig legalább a befektetett villamos energia háromszorosát, de akár az ötszörösét is.

Ha pedig a hőszivattyú működtetéséhez használt villamos energiát is megújuló forrásból nyerjük – például napelem – akkor teljesen megújuló energiát nyerünk. Bár manapság így még nagy befektetést igényel, de hosszú távon mindenképp ez lesz a megoldás.

Hőszivattyút a lakás fűtésére, hűtésére és meleg víz készítésére is lehet használni. Ma már olyan rendszert érdemes választani, amely télen fűt, nyáron hűt. Ezzel egyrészt egy rendszerrel megoldunk két gondot, másrészt, ha talajszondás hőszivattyút alkalmazunk, akkor nyáron vissza kell pótolni a télen kivett hőt a talajba, mintegy raktározva a meleget, mert ha nem pótoljuk vissza a hőt, akkor néhány év alatt kimerülhet a terület, és használhatatlanná válik a rendszer.

A hőszivattyú esetében – akárcsak napkollektornál – viszonylag alacsony hőfokú a kinyert fűtővíz, ezért ajánlott alacsony hőmérsékletű radiátorokban vagy felületfűtésre használni: padló-, fal- vagy mennyezetfűtésre. Ez utóbbi talán a legelőnyösebb, mert a bútorok nem zavarják a fűtést és hűtésre is eszmei megoldás. A felületfűtés előnye még, hogy nem a levegőt, hanem magát az épült szerkezetét fűti, hűti, ezzel biztosítva huzatmentes környezetet.

Egy gázkazán működésének megértésénél könnyű dolgunk van, hiszen a saját tapasztalataink alapján el tudjuk képzelni, hogy a gáz elégetésével hőt termelünk, és ezzel felmelegítjük a fűtési rendszer vizét. Hőszivattyú esetén nem ilyen egyszerű a helyzet.

A hőszivattyú működését talán úgy érthetjük meg a legegyszerűbben, ha a háztartási hűtőgéptől indulunk el, ugyanis nagy vonalakban a hőszivattyú ugyanolyan alkatrészekből áll, és ugyanolyan folyamatokat valósít meg, mint a hűtő. Háztartási hűtőgépet azért vásárolunk, hogy abban hidegen tarthassuk az élelmiszereket, azaz kicsit professzionálisabban fogalmazva hőt vonjunk el a hűtött térből.

A legtöbben leragadunk ennél a hatásnál, van azonban egy másik folyamat is, amely nélkül a hűtőberendezés nem lenne működőképes. A hűtött térből elvont hőt valahol le kell adni a környezetnek, ez pedig a hűtő hátulján található fekete rácsos csőkígyón keresztül valósul meg. Ha megérintjük ezt a rácsot, érezhetjük, hogy jóval melegebb a környezeténél, azaz valóban hőt ad le. (Ha már itt tartunk, muszáj megemlítenem: rendkívül fontos, hogy hagyjunk megfelelő teret a hőleadáshoz: ha túlságosan a falhoz toljuk a hűtőt, esetleg beépítés esetén nem hagyunk helyet a levegő mozgásának, akkor a nem lesz megfelelő mértékű a hátsó rács természetes hűtése-hűlése, ami végső soron a hűtőberendezés hatékonyságának romlását okozza. Ez pedig olyan hiba, amiért a fogyasztás növekedése révén a pénztárcánkkal fizetünk.)

Összefoglalva: a hűtőberendezés hőt von el a hűtött térből, és ezt leadja a környező levegőnek. A rendszer persze kicsit bonyolultabb, de nekünk tökéletesen elég ilyen mélyen ismerni a működését. Innentől viszont gyakorlatilag ismerjük a hőszivattyú működését is: képzeljük azt, hogy számunkra nem a hőelvonás a hasznos, hanem a leadott hő, azaz visszatérve a hűtős példához, nem a belsejében lévő hideget szeretnénk hasznosítani, hanem a hátulján leadott hőt.

Ezzel pedig el is jutottunk a működési elvhez: a hőszivattyú alacsony hőmérsékletű hőforrásból hőt von el (lehűti), majd pedig magasabb hőmérsékleten leadja azt. A hőleadás történhet levegő illetve víz felé, azaz beszélhetünk légfűtésről illetve használhatjuk a hőszivattyút a gázkazánhoz hasonlóan vízmelegítésre.

Rendkívüli mértékben befolyásolja a hőszivattyú hatékonyságát, hogy milyen alacsony hőmérsékletű hőforrást választunk a hőelvonáshoz. Annál hatékonyabban működik a hőszivattyú, minél magasabb a hőforrás hőmérséklete, vagy máshogy megfogalmazva: minél kisebb a hőelvonási és hőleadási hőmérséklet közötti különbség. A logika is ezt diktálja: egyszerűbb átugrani egy kisebb szakadékot, mint egy nagyobbat. További fontos jellemzője a hőforrásnak a halmazállapota, ugyanis a folyadékok hőátadási viszonyai jobbak a gázokénál, ezért ugyanolyan hőmérsékletű folyadék és gáz hőforrás esetén általában a folyadékot szeretjük jobban.

A legelérhetőbb hőforrás, amit a környezetünkben fellelhetünk, a levegő. A legelőnyösebb tulajdonsága, hogy mindig és gyakorlatilag korlátlan mennyiségben rendelkezésünkre áll, továbbá nem kell a kiaknázásához semmilyen speciális eszköz. Tulajdonképpen a klímák kültéri egységéhez nagyon hasonlító egységet kell a házon kívül elhelyezni, és ebben ki is merül a levegő hőforrásként való használatának költsége. Hátránya is van ennek az egyszerűségnek: a levegő hőmérséklete nagymértékben függ az évszaktól és az aktuális meteorológiai viszonyoktól, és pont akkor a leghidegebb, amikor a legnagyobb szükség lenne az épületek fűtésére. További problémát jelent, hogy nagyon alacsony levegőhőmérséklet esetén a fagyasztókhoz hasonlóan gondoskodni kell a leolvasztásról is.

Használhatunk felszíni vizeket is hőforrásként, de talán ez a legelérhetetlenebb az összes közül, ugyanis nagyon ritkán oldható meg, hogy a hőcserélő a vízmederbe legyen telepítve: általában vízkivételi műről és víztisztításról is gondoskodni kell, illetve vigyázni arra, hogy a visszajuttatott víz ne legyen szennyezett, és ne hűtsük le túlságosan. Egyes esetekben vízjogi problémák is felmerülhetnek, ami jelentősen növelheti a vízkivétel költségét. Ezzel szemben előnye a felszíni vizeknek, hogy a fűtési szezonban a hőmérsékletük általában magasabb, valamint nem is ingadozik annyira, mint a levegőé.

Mi azt mondjuk hőszivattyú. És miért? Mert kevesebb energiával tudjuk fenntartani azonos hőmérsékleten az ingatlant, mint gázkazán esetén, de igaz ez villanykazánra is.

Ha hőszivattyút választunk akkor a meglévő vizes radiátoros rendszerre rácsatlakozva még a régi gázkazán is megmaradhat tartaléknak.

A rendszer kevés elektromos energiát fogyaszt. Ez annyit jelent, hogy 1 kWh bevezetett elektromos energiából mintegy 3,5kWh fűtési energiát szolgáltat.

A hagyományos, fosszilis energiahordozók végesek, ezért a rájuk alapozott fűtési megoldások egyre kevésbé jelentenek jövő biztos választást. Ráadásul csökkenő mennyiségük miatt áruk is folyamatosan nő. Ezért, különösen az új építésű házak esetén, érdemes olyan fűtési rendszer kiépítésében gondolkozni, amely 10-20 év múlva is „megéri az árát“ és nem ró irreális energiaköltségeket a háztartásra.

A fosszilis energiahordozók elégetésével szén-dioxid keletkezik, nem így a hőszivattyúknál, amelyek a természetes környezeti energiát fűtik fel magasabb hőmérsékletre, méghozzá elektromos áram – a legtisztább hagyományos energiahordozó – felhasználásával.

Ha röviden akarjuk megértetni a készülék működését, legjobb, ha a hűtőszekrény példáját hívjuk segítségül. A hőszivattyúban minden ugyanazon elv szerint történik, mint a hűtőben, azzal a különbséggel, hogy fordítva, és természetesen sokkal nagyobb méretekben.

A hűtőszekrényben az egész jelenség fordítva játszódik le, hiszen belül felveszi, míg kívül, a hűtőrácson keresztül leadja a hőt.

Ahhoz, hogy a készülék működjön, szükség van valamennyi elektromos energiára. A rendszer hatékonyságát az ún. munkaszámmal, elterjedt kifejezéssel élve a „jósági fokkal” jellemezzük (COP = Coefficient of Performance), ami azt mutatja meg, hogy a hőszivattyú által leadott hasznos hőteljesítmény hányszorosa a működtetéséhez felhasznált teljesítménynek.

Ez a szám a hagyományos fűtési rendszerek esetén általában 1 alatti érték, ugyanis – különösen a régi, elavult fűtési rendszereknél – a felvett energia korántsem 100%-ban hasznosul hőként a működés során. Nem így a hőszivattyúnál, ami egységnyi felvett teljesítményből többszörös hasznos teljesítményt produkál. Ha például egy hőszivattyús fűtési rendszer hatékonysága, azaz COP-értéke 4,2 és a szükséges fűtési teljesítmény 12 kW, akkor a működéshez szükséges villamosenergia-fogyasztás (12/4,2) mindössze 2,86 kW körül várható.

A berendezés a talajból, a talajvízből és a levegőből egyaránt felveheti a működéséhez szükséges hőt.A levegőből történő hőfelvétel előnye, hogy nem igényel akkora befektetést, mint a talajból/talajvízből történő hőfelvétel, hátránya ugyanakkor, hogy a levegő rossz hőfelvevő képességének köszönhetően nagy mennyiségű légátmozgatást igényel (azaz nem igazán hangtalan), másrészt fűtőteljesítménye a levegő hőmérsékletének csökkenésével együtt csökken. Mi a levegő hőszivattyú rendszerek hívei vagyunk gazdaságossági , beépítési szempontok alapján.

Hogyan működik a levegő-víz hőszivattyú?

A kültéri levegőnek energiatartalmát, mint hőt, a hűtési körfolyamat részeként a kültéri egység hőcserélő felületének a hidegebbre való hűtésével tudjuk kivonni, melyhez hozzáadódik a kompresszorunk működése okán keletkező üzemi hőenergia, amely összeadódó hőmennyiséggel akár 65 fokos víz is készíthető (hűtőközeg típusától és technológiától függő mértékben).

Mit jelent a COP?

COP = Jósági fok. COP= 1kW befektetett villamos teljesítménnyel előállított fűtőenergia. Akár 5.06kW fűtési energia is elérhető a német TÜV szerint a WH-SXC09F3E8 típusú Aquarea T-CAP hőszivattyúnál 1 kw befektetett energia felhasználásával, azaz 4.06kW fűtési energiát kapunk a hőszivattyú segítségével díjmentesen. A jósági fok a külső hőmérsékletek csökkenésével arányosan csökken.

Mi az a HMV?

HMV = használati melegvíz. Ezzel a megfelelő hőfokra emelt használati meleg vízzel zuhanyozunk, fürdünk és mosogatunk.

Mi az a HMV tartály?

HMV tartály = használati melegvíz tartály. Ebben tárolódik és készül el a tisztálkodásra és a mosogatásra szánt vízmennyiség. Működését tekintve lehet belsőhőcserélős, vagy külső, illetve átfolyós-hőcserélős. A hőszivattyú gazdaságos működéséhez a belső hőcserélős megoldás a leginkább alkalmas. Külső hőcserélőt leginkább utólag tehetünk fel pl. egy meglévő belsőhőcserélő nélküli, vagy túl kicsi felületű hőcserélős tartályunk alkalmassá való tételének okán.

Mit jelent az átfolyós HMV tartály?

Az átfolyós rendszerű HMV tárolónál egy nagyobb fűtési puffertárolóban lévő megfelelően méretezett hőcserélőben folyik át a bejövő ivóvizünk, felvéve a felfűtött tartály hőjét, melynek hátránya az az, hogy a téli időszakon kívül feleslegesen fűtjük fel a puffertároló egészét ahol nem közvetlenül a szükséges vízmennyiséget állítjuk elő, hanem azt a vízmennyiséget, amelynek a hőjével előállítható a használati meleg vizünk, megnövelve ezzel a működési költségeket (csekély előnye a kevés mennyiségű pangó vízben keresendő).

Mi az a kombinált tartály?

Az átfolyós tartálynál is jelentkező probléma igaz a kombinált tartályra is, ahol egy szintén nagyobb puffertartályban lévő plusz tartály van beépítve (a tartály felső részében), de itt is ugyanaz a probléma, hogy feleslegesen fűtjük fel a téli fűtési időszakon kívül az egész tartályt, ahol nem közvetlenül a szükséges vízmennyiséget állítjuk elő, hanem azt a vízmennyiséget, amelynek a hőjével előállítható a használati meleg vizünk, azaz a plusz egy hőátadás plusz költséget is jelent.