A hőszivattyú egy olyan eszköz, ami télen és nyáron egyaránt tökéletes hőmérsékletet biztosít bármilyen típusú helyiségben vagy zárt térben, valamint egyszerű, gazdaságos és környezetbarát módon meleg vizet is képes előállítani.
Hogyan működik?
A hőszivattyú a természetes környezetből (levegő, víz vagy föld) veszi az energiát, és a helyiségek belsejébe szállítja, ahol felmelegíti azokat. Természetesen ez fordítva is működik, a helyiségek belsejéből a hőt kifelé vezeti, így hűtve azokat. Mindezt nagyon hatékonyan végzi, mivel a hőszivattyú több hőt képes szállítani, mint amennyi elektromos energiát fogyaszt.
Előnyök
A váltás előtt a legtöbb felhasználót az előnyök szoktak érdekelni. Nézzünk röviden párat!
Kényelem
Egészségesebb környezetet teremt, mivel tökéletes hőmérsékletet ér el és tart fenn, miközben szűrőinek köszönhetően javítja a levegő minőségét.
Hatékonyság
A természetes és ingyenes forrásokból származó energia megragadásával rendkívül hatékonyan képes megsokszorozni az elektromos teljesítményt és szállítani a hasznos hőt. Egy aerotermikus hőszivattyú például 4 kW fűtési energiát szolgáltat, és csak 1 kW villamos energiát fogyaszt, a fennmaradó 3 kW-ot pedig ingyenesen nyeri a környezeti levegőből.
Megbízhatóság
Jelenleg ez a legelterjedtebb rendszer a nagy légkondicionálási igényű ágazatokban, például a kereskedelmi és ipari szektorokban.
Fenntarthatóság
Megújuló forrásokból származó energiát használ, amellett, hogy működési hatékonyságának közvetlen következményeként csökkenti a közvetett széndioxid-kibocsátást.
Megtakarítás
Energiahatékonysága csökkenti a villanyszámlák költségeit, tehát a pénztárcánk is meghálálja.
Könnyű karbantartás
Könnyen karbantartható és nem igényel rendszeres feltöltést, ami évtizedek múlva is elmondható.
Funkcionalitás
Képes fűtést, hűtést és meleg vizet biztosítani, akár egyetlen egységgel is, így egész évben hasznos lehet. Az is lehetséges, hogy csak légkondicionáló berendezéseket és csak melegvíz-előállításra szolgáló berendezéseket vásárolunk.
A hőszivattyúk típusai
A hőszivattyúknak öt fő típusa létezik, ezeken belül mindenki maga választja ki a számára megfelelőt.
- Levegő-levegő hőszivattyú: a levegőből elvett hőt közvetlenül a fűteni kívánt helyiség levegőjébe adja át.
- Levegő-víz hőszivattyú: a hőt a levegőből veszik el, és egy vízkörforgásba vezetik át, amely padló-, és mennyezetfűtést vagy hűtést, alacsony hőmérsékletű radiátorokat, ventilátoros konvektorokat, ventilátoros fűtőtesteket vagy használati melegvíz-tárolókat lát el.
- Víz-víz hőszivattyú: a rendszer egy olyan vízkörből veszi el a hőt, amely érintkezik a talajvízzel, majd azt egy másik vízkörbe továbbítja. Ezt a rendszert általában a geotermikus hőszivattyúk alkalmazzák.
- Geotermikus hőszivattyú: ez a típusú hőszivattyú a talajból nyer energiát egy hőátadó folyadékon keresztül, amely elnyeli a hőt a talajból, és átadja azt a szivattyú hűtőkörének.
- Aerotermikus hőszivattyú: ez a berendezéstípus képes egy helyiség fűtésére vagy hűtésére, mint a levegő-levegő hőszivattyúk, és akár használati víz melegítésére, melegvíz előállítására.
A rendszer nagy előnye, hogy csak egy energiaellátásunk van, így nem kell földgázdíjat, bután-, propán- vagy gázolajszállítási díjat fizetnünk.
Szükséges alkatrészek a hőszivattyúkhoz
A levegő-víz hőszivattyú két részből áll: a hőszivattyúegységből a felső részen és a tárolótartályból az alsó részen. A hőszivattyú a hűtőközeg állapotváltozásából származó energia hasznosításán alapul. Ez a folyadék egy zárt körfolyamatban kering, amely a következőkből áll:
- Amelynek működése lehetővé teszi a folyamat fejlődését, mivel a gáz térfogatának csökkentésével megkönnyíti a hő távozását azáltal, hogy annak hőmérsékletét a felmelegítendő közeg hőmérséklete fölé emeli. Ehhez a munkához általában elektromos energiára van szükség.
- Kondenzátor. A kompresszor kimeneténél elhelyezett hőcserélő, amelyen keresztül a hűtőközeg gőz formájában energiát ad át a tartályban lévő víznek, mivel az termikusan melegebb, mint a tartályban lévő víz. Ahogy energiát ad le, kondenzálódik és visszatér folyékony állapotba.
- Tágulási szelep. A körfolyamat azon eleme, amelyen a hűtőközeg áthalad, és amely a keresztmetszetváltás révén hirtelen nyomáscsökkenéshez vezet, ami a párolgási hőmérséklet csökkenését eredményezi. Ennek a szelepnek a fő funkciója, hogy megakadályozza, hogy folyadék jusson a kompresszorba, mivel ha ez megtörténik, a kompresszor azonnal tönkremegy.
- Párologtató. A tágulási szelep kimeneténél található egy másik hőcserélő, amely a lamellarendszerrel megnövelt felületén keresztül és a külső levegő hőmérséklete alá csökkentett párolgási hőmérsékletének köszönhetően lehetővé teszi a hűtőközeg és a külső levegő közötti cserét.
Mivel a hőenergia csak magasabb energiaszintről alacsonyabb energiaszintre juthat, a hűtőközegnek a párologtatóban szükségszerűen alacsonyabb hőmérsékletűnek kell lennie, mint a környezeti levegőnek. Másrészt a kondenzátorban lévő hűtőközegnek is szükségszerűen magasabb hőmérsékletűnek kell lennie, mint a tartályban lévő felmelegítendő víznek, hogy energiát tudjon átadni neki.
A hőszivattyú működési elve
A hőszivattyú egyértelmű példája a hűtőszekrény. Ebben az esetben a hő a hűtőszekrény belsejéből (csökkentve annak hőmérsékletét) a külső térbe kerül, növelve a helyiség hőmérsékletét. A használati melegvíz előállítására szolgáló hőszivattyú esetében a működés hasonló: a gáz hőt vesz fel a környezeti levegőből, és azt egy kondenzátoron keresztül átadja a víztároló tartályba.
A hőszivattyú működési elve a termodinamika alapelvein alapul, és négy lépésre bontható. Az első lépésben a hűtőközeg alacsony hőmérsékleten és alacsony nyomáson, tehát folyékony állapotban van. A környezeti levegőből beszívott levegő áthalad a párologtatón, ahol a hűtőközeg felveszi a környezeti levegő hőmérsékletét és megváltoztatja az állapotát. Ugyanakkor a levegő alacsonyabb hőmérsékleten távozik.
A hűtőközeg gőz formájában, de még mindig alacsony nyomáson érkezik a második lépéshez. A kompresszoron való áthaladás nyomásnövekedést okoz, ami a hőmérséklet növekedésével jár.
Ennek eredményeként magas energiájú gőz keletkezik. Ez a harmadik lépésben keletkező gőz a kazán mentén található kondenzátoron keresztül kering, ahol az összes energiát átadja a felhalmozott víznek, így visszatér folyékony állapotba.
A folyamat utolsó lépésében a már folyékony halmazállapotú hűtőközeget átvezetik a tágulási szelepen, hogy a folyadékot a kezdeti állapotában, azaz alacsony nyomáson és alacsony hőmérsékleten kapják meg. Így a folyamat újraindítható.
A hőszivattyúk hatásfoka: megéri?
A hőszivattyú hatékonyságát a COP (Coefficient of Performance, azaz a teljesítménytényező) alapján mérik. Ebben az esetben ez a leadott hő és a főként a kompresszor által (hőszivattyús üzemben) felhasznált elektromos energia aránya.
A megfelelő hatékonysághoz és működéshez a hőszivattyúnak 2 és 6 közötti COP értéket kell elérnie (2-nél kisebb érték nem felel meg az ipari ellenőrzésnek), a két forrás (beltéri és kültéri) hőmérsékletének különbségétől függően. Gyakorlatilag azt mondhatjuk, hogy a COP 3 egyenlő a 300%-os hatásfokkal. Vagy más szóval, 1 kWh elfogyasztott elektromos energiára 3 kWh energia jut hő formájában a tárolóba.
A COP a hőszivattyú típusától és az üzemeltetési körülményektől függően változik. A működést leginkább befolyásoló változó elsősorban a környezeti hőmérséklet, bár a hidegvíz-bemeneti hőmérséklet (azaz a hideg és a meleg forrás közötti hőmérsékletkülönbség), a készítmény hőmérséklete és a relatív páratartalom is szerepet játszik.
A COP mellett érdemes megemlíteni az SCOP értéket, ami egy szezonális teljesítmény együttható. 2013. január 1. óta ezt fel kell tüntetni a berendezés energiacímkéjén. Ez az egység a fűtési szezonra jellemző teljes teljesítménytényező. Az SCOP-érték egy adott fűtési szezonnak felel meg, amelyet az éves referencia-fűtési igény és az éves fűtési célú villamosenergia-fogyasztás hányadosaként számítanak ki.
A hőszivattyú előnyei
A hőszivattyú másik nagy előnye, hogy nagyon ajánlott és kompatibilis a napelemekkel. Amikor hőszivattyúval oldjuk meg a fűtést, akkor nem a meleg előállításához van áramra szükségünk, hanem a meleg szállításához. Ez azt jelenti, hogy a megfelelő napelemmel ellátva a szállítás díja akár a nullára csökkenthető, ami a magyar teleknél is tökéletesen megállja a helyét.
Az elérhető megtakarításokon túlmenően figyelembe kell venni a működéséből adódó egyéb hatásokat is. A többi használati melegvíz-fűtési rendszerrel ellentétben az általa kibocsátott levegő nemhogy nem égés eredménye, hanem friss levegő. Ily módon a hőszivattyúk a széndioxid-kibocsátás csökkentésével nagymértékben hozzájárulnak a globális felmelegedés mérsékléséhez. Becslések szerint egy 80 literes tárolótartállyal rendelkező hőszivattyú 480 kg/év széndioxid-mennyiséget csökkenthet az elektromos energia előállításához kapcsolódóan.
Összegzés
Röviden, a hőszivattyú fontos lépést jelent a hatékonyság és az energiatakarékosság felé, mivel olyan egyszerű dolgot használ energiaforrásként, mint a környezeti levegő, a víz vagy a föld.
A hőszivattyúnak számos előnye van fűtési rendszerként. Ezek közül néhány a legfontosabbak közül:
- Telepítése gyors és alig igényel építési munkálatokat.
- A telepítés nagyon gazdaságos.
- Nagyon hatékony rendszer.
- Nem környezetszennyező, mivel nem termel füstöt vagy hulladékot.
- Nagyon alacsony a fogyasztása, így gazdaságos.
- Kevés karbantartást igényel és gazdaságos.
A hőszivattyúk fő hátránya, hogy nem a legmegfelelőbbek olyan területeken, ahol a hőmérséklet túl alacsony, mivel a hőszivattyúk nem olyan hatékonyak, ha a hőmérséklet huzamosabb ideig mínuszba esik, bár mínusz 10 fokig sikeresen működnek. Szerencsére a magyar telekre nem jellemzőek a nagy hidegek, de érdemes beleszámolni a villanyszámla fogyasztását is. Ha összeségében nézzük az egy-két hetes minimumokat, még mindig megéri a vásárlás, főleg, hogy a hőszivattyú nemcsak melegítésre, hanem hűtésre is használható.
