Hőszivattyú
Mire alkalmas a hőszivattyú ?
A hőszivattyúk az épület környezetében lévő levegőből, talajból vagy vízből nyerik ki az eltárolt napenergiát, melyet magasabb hőmérsékletre emelve át tudnak adni a fűtési és a használati-melegvizet előállító rendszernek. A környezetre
A működéshez felhasznált hőforrás szerint megkülönböztetünk levegő hőjét, talajhőt, és talajvizet (rétegvizet, természetes vizet) hasznosító hőszivattyúkat. A levegős hőszivattyúk jóságfoka a legalacsonyabb (átlagos jóságfokuk 3,3), viszont bárhol könnyen és gyorsan telepíthetőek. A rétegvizet (kút) használó hőszivattyúké a legmagasabb jóságfok (az éves átlagos jóságfok 5 körüli érték), viszont jó minőségű, biztos vízhozamú víznyerő és víznyelő kutakat igényel. Legnagyobb üzembiztonsággal a talajhőt felhasználó hőszivattyú üzemel, ami zártkörű hőforrás rendszerének köszönhető, viszont a hőforrás oldal kialakítása költségesebb a „vizes" rendszerénél. Az évi átlagos jóságfok a talajhős berendezéseknél kb. 4. A jóságfokok közötti különbségeket főként az egyes hőforrások hőmérsékletének különbségei magyarázzák.
A hőszivattyúk alacsony előremenő hőfokú fűtési rendszerek (padlófűtés, falfűtés, mennyezetfűtés, fan-coil készülékek, esetleg nagy felületű radiátorfűtés) esetén üzemelnek a leggazdaságosabban.
Nyáron a hőszivattyúk az üzemmódjuk megfordításával képesek a ház hűtésére is - sokkal kisebb energia felhasználásával, mint amit a „hagyományos" klímák fogyasztanának. Hűtésre legjobban természetesen a fal- és plafonfűtési rendszer alkalmas. A hőszivattyút a fűtési rendszerre általában az adott rendszerhez megfelelően illesztett fűtési puffer tartállyal kell csatlakoztatni. A hőszivattyúk egész évben képesek a használati-melegvíz elkészítésére is a megfelelő csőkígyóval gyártott melegvíztárolóban. Mind a fűtési puffer tároló, mind a használati-melegvíz tároló fűthető a napkollektorokkal is - így napsütés esetén a Nap ingyen energiáját is „bejuttathatjuk" otthonunkba.
A hőszivattyúk mind monovalens üzemmódban (a hőszivattyú egymagában, minden időjárási körülmények között képes kifűteni az épületet), mind bivalens üzemmódban (más hőforrás is rá tud fűteni a puffertárolóra, ill. a fűtési rendszerre) alkalmazhatóak - mindegyik megoldás más előnyöket hordoz magában. Általánosságban elmondható, hogy nagyon jó döntés a hőszivattyús rendszer választása, mert az épület energetikai költségei (fűtési, hűtési és használati-melegvíz előállítási) költségei a mai energiaárak mellett akár 30 - 40 %-kal csökkenthetőek. A rövid és a hosszú távú prognózis a gázár további drasztikus emelését sejteti, ugyanakkor az elektromos áram ára már napjainkban is európai csúcs körül van hazánkban, valamint a villamos energia piac ez évi felszabadítása (törvény írja elő), akár árcsökkenést is hozhat a közeli jövőben. Ezek együttesen a beruházás viszonylag gyors megtérülését eredményezhetik.
Hogyan üzemel a hőszivattyú ?
Forrás: Stiebel Eltron Kft.
A hőszivattyú működési elve:
A hőszivattyú működéséhez a legfontosabb a hűtőközeg, amit a továbbiakban munkaközegnek fogunk nevezni. Lényeges tulajdonsága, hogy a forráspontja alacsony hőmérsékleten van. Ha a kültéri levegőt vagy a talajvizet egy hőcserélőbe (elpárologtató) vezetjük, amelynek másik oldalán a munkaközeg kering, a munkaközeg elvonja az elpárolgásához szükséges hőt a vízből vagy a levegőből, és a folyadék halmazállapotból gőz halmazállapotba megy át. A hőforrásként használt használt közeg (víz vagy levegő) eközben néhány fokkal lehűl. A gáz halmazállapotú munkaközeget egy kompresszor szívja el és sűríti össze. A nyomás növekedésével párhuzamosan a munkaközeg hőmérséklete is megnő, a munkaközeg magasabb hőmérsékletszintre lett "szivattyúzva". A kompresszor működtetéséhez a legelterjedtebb készülékeknél (pl: Stiebel Eltron) elektromos energia szükséges. Mivel a kompresszor hűtőközege maga az elszívott gáz, ez az energia nem veszteség, hanem a munkaközeggel együtt a fűtési hőcserélőbe (kondenzátorba) jut. Itt a munkaközeg a hőforrásból nyert és a kompresszor hajtásából kapott hőjét a fűtési rendszerben keringtetett víznek adja át, miközben lecsapódik. Végül egy fojtószelepen keresztül (csökkenő nyomással) újból az elpárologtatóba jut vissza, ahol a körfolyamat elölről kezdődik.
A höszivattyú jóságfoka
A hőszivattyú jóságfokát a fűtési teljesítmény és a kompresszor által felvett elektromos teljesítmény hányadosaként lehet kiszámítani. A jóságfok felvilágosítást ad arról, hányszorosa a felhasznált teljesítmény a bevezetett teljesítménynek. A jóságfok a hőforrás hőmérsékletétől és a fűtési hőmérséklettől függ. Minnél magasabb a hőforrás hőmérséklete, és minél alacsonyabb a fűtési hőmérséklet, annál nagyobb a jóságfok. A jóságfok pillanatnyi érték, az éppen aktuális üzemi hőmérsékletek függvénye.
Passzív hűtés hőszivattyúval
Egy 100 m2 épület hűtése klímával nagy energiát vesz igénybe, akár 10 kW elektromos energiát is felvesz az elektromos hálózatból óránként, ezzel szemben a hőszivattyús rendszerek hűtési üzemmódban a talaj télen-nyáron is közel állandó hőmérsékletével (a talajszondák mélységében kb. 10 celsius fok) hűti az épületet. A rendszer üzemeltetése hűtési üzemmódban csak a hőforrás szivattyút és a hűtési keringető szivattyút veszi igénybe így a fogyasztás az egész épület esetében sem megy néhány száz watt fölé. A passzív hűtéssel kiépített hőszivattyús rendszer képes akár egy időben hűteni és fűteni a kiválasztott helyiségeket valamint elkészíti a használati meleg vizet. A hűtés során a talajba lejuttatott hőmennyiség elég jól akkumulálódik, javítva ezzel a következő fűtési szezonban a hőszivattyú jóságfokát.
Passzív hűtéssel megvalósított hőszivattyús rendszer fűtési üzemmódban
Passzív hűtéssel megvalósított hőszivattyús rendszer hűtési üzemmódban
Forrás: Stiebel Eltron Kft.