Az energetika egyik legfontosabb feladataként került az érdeklődés középpontjába a megújuló energiák hasznosítása. Új berendezések nevét, szakkifejezéseket használunk nap mint nap. De vajon tudjuk-e, mit takarnak? Közéjük tartozik a sokat emlegetett hőszivattyú is.
A hőszivattyú hőmennyiséget szállít egyik helyről a másikra, működése megértéséhez az alábbiakat kell tudnunk:
• a hő mindig a magasabb hőmérsékletű helyről az alacsonyabb hőmérsékletű hely felé áramlik;
• a párolgás hőt von el a környezetéből;
• az összenyomott anyag hőmérséklete nagyobb lesz (minden anyagra igaz, de a gázoknál lehet ezt legjobban érzékelni, pl.: a biciklipumpa a használata közben felmelegszik);
• a kondenzáció (lecsapódás) hőt ad át a környezetének;
• a kitáguló anyag lehűl (pl.: a „szénsav” patron a szódavíz készítése közben).
Hogyan működik?
A hőszivattyú 4 szerkezeti egységből áll, amelyeket egy csőrendszer köt össze. Ez a rendszer egy munkaközeggel van feltöltve, a környező levegőtől elzárva, ezért a berendezés szerkezetileg zárt. A működése szerint viszont nyitott, hiszen a környezettel kapcsolatban áll.
Az ábra alapján értelmezzük a működési elvet, induljunk el az elpárologtató alsó pontjától, és haladjunk a nyilakkal jelölt irányba.
• a folyékony halmazállapotú munkaközeg az elpárologtatóban elpárologva gáz halmazállapotúvá válik, miközben a környezetéből hőmennyiséget vesz fel;
• tudjuk, hogy a hő mindig az alacsonyabb hőfok irányába áramlik. Ahhoz, hogy a felvett hőmennyiséget fel tudjuk használni, a munkaközeg hőmérsékletét jelentősen meg kell emelni. Ezt a már gáznemű anyag nyomásának megemelésével tudjuk elérni (kompresszor);
• következő lépésként a kondenzátorban a munkaközeg által szállított hőmennyiséget elvonjuk és felhasználjuk (pl. fűtésre, vízmelegítésre), miközben a gáz ismét folyadék halmazállapotúvá változik (kondenzálódik);
• legvégül a munkaközeget egy expanziós szelepen keresztül (nyomását lecsökkentve hőmérséklete is lecsökken) visszajuttatjuk a kiindulási pontra, majd a folyamat kezdődik elölről, ezért körfolyamatnak is hívjuk.
Látható, hogy a hőszivattyú működéséhez külső forrásból energiát kell felhasználni (elektromos áramot), és a kinyerhető energiát is meg kellene határoznunk. Erre a célra szolgál a C.O.P, magyarul „jóság”, vagy „hatékonyság” fogalma, amely azt jelenti, hogy 1 egység bevitt energia felhasználásával hány egységet tudunk kivenni. Az üzemeltetési körülményektől függően ez általában 3-5.
Honnan nyerhető a szükséges hő?
A hőszivattyú a környezeti hőt hasznosítja, de honnan és hogyan? Azt mondhatjuk, hogy hőt bárhonnan ki lehet vonni, ugyanakkor a gazdaságosság elsőrendű érdek. A gyakorlatban csak oda érdemes ilyen berendezést telepíteni, ahol a hasznosítható hőenergia nagy mennyiségben áll rendelkezésre.
Lehetséges energiaforrások a teljesség igénye nélkül: nyílt vizek (folyók, tavak), felszín közeli vízréteg (talajvíz), nagy hőtartalmú kőzetréteg, talaj, levegő, hulladékhőforrás (szennyvíz, technológiai).
Hozzászólások