Mi a hőszivattyú?

Egy alkalmas hőforrás és egy fordítottan működő hűtőgép, ez a hőszivattyús rendszerek lényege. A hőszivattyús rendszerek a hőforrás energiáját hasznosítják, de a hőszivattyús rendszer működtetéséhez működtető energiára van szükség. A kívánt hő energia mennyisége a működtető energia és a hőforrás energiájának az összege, ezek aránya pedig a technika fejlődésével mint kedvezőbb, azaz egy bevitt pl. villamos energia felhasználásával egyre nagyobb értékű energiát tudunk megszerezni, hasznosítani. Az arányt jósági foknak nevezik, és ez a mai technológiákkal éves szintre vetítve a hőszivattyús fűtési/hűtési rendszereknél 3-4 közötti értéket képvisel. Elméleti síkon 8-9-es jóságfokokat is sikerült elérni, de ezek még gyakorlatban nem valósultak meg.

A hőszivattyú működési elvét a következőképpen lehet egyszerűen megfogalmazni: valamilyen hőforrás (kőzet, föld, tó, folyó vagy talajvíz, illetve levegő) energiáját a hőszivattyúhoz el kell juttatni és egy alkalmas munkaközeg segítségével a hő leadását és felvételét biztosítani kell. A hőszivattyúban a munkaközeg nyomás alatt van, és annak hőmérsékletét megemeli. A hőszivattyú a hőjét átadja a fűtési rendszernek és/vagy a melegvíz készítési rendszernek.

Hőkomfort és kellemes hűtés nyáron!

A föld hő- és földhűvösség kiaknázásával lehetséges a kétirányú hasznosítás. Télen azzal a „hővel”, amely a földkollektorban uralkodik, a hőszivattyú segítségével kellemes szobameleget lehet biztosítani, míg nyáron azzal a hűvösséggel (7-15°C), amely ugyanabban a földkollektorban van, kellemes hűvösséget (hűtést) lehet elérni a napsugárzás által felmelegedett házban.

A hűtést egy elválasztott hűtési körben, két fokozatban lehet előállítani. Első fokozat az úgynevezett passzív hűtés, a második fokozat (nagyobb hűtés szükségletnél) aktív hűtés. Az aktív hűtés azt jelenti, hogy a kompresszor ebben az üzemmódban hűtésre áll át.

A fűtési-hűtési rendszerhez tartozhat néhány halk üzemű levegő konvektor azokban a helyiségekben, amelyekben fűteni és hűteni is szeretnénk (hálószobákban, nappali szobákban). Éléskamrákban és a pincékben is lehet ily módon egy állandó hőmérsékletet tartani.

Meg kell tervezni, és installálni kell egy „földhőszivattyút” és a levegőrendszeren keresztül szét kell osztani télen a meleget, vagy nyáron a hideget (úgynevezett fan-coil berendezésekkel).

1. A hőforrásból (kőzet, talaj, természetes vizek) műanyag csővezetékbe keringtetett víz és fagyálló keveréke alacsony hőmérsékletű energiát visz be a hőszivattyúba.

2. Az elpárologtatóban az átadott energia következtében a munkaközeg forrni kezd, elpárolog és gáz halmazállapotúvá válik.

3. A kompresszor összesűríti a gázt, ezáltal annak hőmérséklete megnő.

4. A kondenzátorban történik a magas hőmérséklet-űvé vált gáz hőenergiájának átadása fűtési és használati melegvíz előállításához. A munkaközeg gáz kondenzálódik és ismét cseppfolyós halmazállapotúvá válik.

5. Az utóhűtő, egy többlet hőcserélő, amely képes még további hőenergiát kivonni a munkaközegből, és ezzel elő tudja melegíteni a fűtési rendszer visszatérő csőhálózatában lévő vizet. Az utóhűtő hőcserélővel kb. 15-20 %-kal több hőt lehet előállítani, miközben a szükséges energiafelhasználást (a működtetéshez bevitt energiát) kb. 10 %-kal csökkenteni lehet.

6. Az expanziós szerep a nyomást erősen lecsökkenti, így a munkaközeg (napjainkban R404) gyorsan lehűl és ismét hőfelvételre lesz képes az elpárologtatóban.

A hőszivattyús rendszerek egyre gazdaságosabbak, a fejlesztésük roham léptékkel történt meg a két olajválság után. Hőszivattyús rendszereket már nagyon sok helyen használnak, kisméretű lakásoktól egészen nagy irodaházakig, de pl. a svéd királyi palotát is a hőszivattyús rendszerrel fűtik, primér hőforrásként a tenger vizét alkalmazzák.