A hőszivattyú napjaink egyik feltörekvő környezetbarát fűtési és hűtési megoldása, és különösen napelemmel párosítva a leggazdaságosabb fűtőberendezések egyike. Környezettudatosság szempontjából is a legjobb választás a fűtéshez és a használati meleg víz készítéséhez. Vajon tudjuk-e, mi is a hőszivattyú, és miért számít megújuló energiaforrásnak?
Talán egy kis elmélettel könnyen érthetővé tehető a berendezés lényege és működése. A természetben a teljesen üres világűrön kívül minden anyagnak van valamekkora hőtartalma. A hőenergia alapvető tulajdonsága, hogy a melegebb felől a hidegebb felé törekszik, és ez a folyamat egészen addig tart, míg a két közeg hőmérséklete ki nem egyenlítődik. Azaz, ha a lakásunkban meleg van, kint pedig hideg, akkor az a fránya hő mindenáron megpróbál kijutni, ajtón, ablakon, falon, ahol csak bír. Ha a lakásunkat jól leszigeteljük, akkor a természetnek nehezebb dolga van, a hő csak lassabban képes kijutni a falakon és tetőn át, és kisebb mértékben hűl otthonunk. A fűtőkészülékek, amelyek valamilyen hőtermeléssel meleget termelnek, ezt a folyamatot nem változtatják meg, hanem a fizika törvényei alapján a hideg felé vándorló hőt pótolják az otthonunkban, így fenntartva a lakás többlethőtartalmát.
A hőszivattyú azonban valami teljesen mást tud: a mérnöki tudományok egyik legnagyszerűbb vívmányaként képes ezt a természetes hőáramlást megfordítani. Nem állít elő újabb hőt, mindössze egy ügyes trükkel ráveszi a természetet, hogy a hidegebb dolog hője áramoljon a nála melegebb másik dolog irányába. Azaz nem újabb hőmennyiséget állít elő, hanem a lakásunkból a falakon, ablakokon kiáramlott hőt fordítja vissza, és a készülék kültéri és beltéri egysége közötti csővezetéken keresztül visszanyomja a lakásunkba. A hőszivattyú tehát valóban megújuló energiaforrás, hiszen nem hőt állít elő, csak az elszivárgott hőt vezeti vissza. A mérnökök feladata a berendezés megalkotásával még nem ért véget, mert a gép működéséhez némi energia bevezetésére is szükség van, azonban ez a energiaszükséglet már mindössze harmada, negyede a szállított hő mennyiségének, és a jövőben ez egyre csekélyebb lesz. A hőszivattyúk azt szeretik, ha a természet törvényeinek kisebb mértékben kell csak ellenállni, azaz, ha kisebb a hőmérséklet-különbség a meleg és a hideg oldal között. Ezért a hőszivattyúkhoz olyan fűtési rendszereket alkalmaznak, amelyek képesek alacsony hőmérsékletű fűtővízzel dolgozni. Ilyenek a nagy felületű padló- és mennyezetfűtési rendszerek, amelyek langyosnak is alig mondható 35–38 ˚C-os vízzel is képesek felfűteni a lakást.
A hideg oldalon is lehet egy kicsit trükközni. Nem kell feltétlenül a –20 ˚C külső levegő hőtartalmát kivonni, hanem, ha van ennél esetleg nagyobb mennyiségben levő melegebb közeg, például kútvíz vagy talajvíz, akkor annak a hőtartalmát is ki lehet vonni. Sőt, akár magának a talajnak a hőtartalmát is fel lehet használni. Ennek ugyan van egy hátulütője, mégpedig az, hogy ha lehűtöttük a házunk környezetében lévő talajt, akkor a hőszivattyúnknak nincs tovább működési lehetősége, ezért a talajhővel dolgozó rendszereket úgy kell méretezni, hogy az egész tél során a fűtéshez szükséges hő kinyerhető legyen a hőszivattyú talajszondái által használt talajréteg tömegéből. S ha már ebbe ennyire belebonyolódtunk, akkor nézzük meg, milyen fajta hőszivattyúk vannak, melyiknek mi az előnye és melyek a határai!
Talajszondás hőszivattyú
A hőszivattyúkorszak elején szinte az összes berendezés talajszondás rendszerű volt. Ennek nagy előnye, hogy a föld mélyebb rétegeinek hőmérséklete viszonylag állandó és nem is olyan hideg: néhány méter mélységtől 5-10 ˚C-os állandó hőmérséklet mérhető több száz méter mélységen keresztül. Ezek a berendezések úgy készültek, hogy egymástól 5-6 méter távolságban 100 méter mély furatokat készítettek, amelyekbe csöveket fűznek, és a cső és a talaj közötti hézagot kitöltötték híg betonnal. Ez biztosította a megfelelő stabilitást és a jó hőátadást. Egy családi ház fűtéséhez – talajviszonyoktól függően – 3-5 egyenként 100 méter mély szondára van szükség. A házépítést alapvetően a fúrásokkal kell indítani, hiszen a legtöbb esetben a szondák a ház alatt helyezkednek el, és ez problémát okoz az építkezés során: nagyon kell rájuk vigyázni, ha a szondához csatlakozó műanyag csővezeték megsérül, oda az egész ház fűtése. Hátránya még, hogy a pár 100 méter mély kút fúrása komoly szakértelmet, felkészültséget, különleges gépeket és komoly geológiai szakértelmet kíván, ami semmiképpen sem teszi egyszerűvé és olcsóvá a kivitelezést.
Előnye is van azonban a talajszondás rendszernek, mégpedig az egész télen viszonylag magas talajhőmérséklet, ami rendkívül gazdaságossá teszi az üzemeltetést, valamint a nyarankénti ingyenes hűtés. A szondák környezetében lévő talajréteget télen a berendezés lehűti, amelyet nyáron fel lehet használni az épület hűtésére. Sőt, alapvetően fel kell használni az épület nyári hűtésére, hiszen ha nem melegítjük vissza a talajréteget, akkor a következő télen nem lesz mit lehűteni, azaz nem tud működni a hőszivattyú. Az talán látható, hogy a jó működéshez sok mérnöki tudásra, jó tervezésre, drága kivitelezésre és pontos, menetrend szerinti üzemeltetésre van szükség. Ez a legtöbb esetben csak nagy méretekben tud gazdaságos lenni.
Levegő-víz hőszivattyú
Sokkal egyszerűbb valamilyen áramló közeget keresni hőforrásnak, hiszen abból mindig újabb és újabb kerül készülékünk környezetébe, így nem kell szoros, előre meghatározott menetrend szerint élnünk annak érdekében, hogy a tél során legyen elegendő hő a házunk fűtésére. Hazánk víz nagyhatalom, de még így sem érhető el a háztartások jelentős része számára valamilyen hőforrásként használható patak, tó vagy más felszíni, felszín alatti víz, ezért a vizet, mint hőforrást, alapvetően nem használjuk. A leginkább kézenfekvőbb azonban a mindenhol jelen levő levegő, amely egyszerű, jól karbantartható, javítható berendezést eredményez. A levegő használatával tehát látszólag minden stimmel, de tudjuk, tökéletes megoldás nincs, legfeljebb a különböző feladatokhoz jobban vagy kevésbé stimmelő megoldás.
A levegős hőszivattyúk negatív tulajdonsága közé sorolható, hogy amikor jobban kéne fűteni, azaz nagyobb a hideg kint, akkor duplán nagyobb a hőmérséklet-különbség a külső levegő és a fűtésre használt fűtőközeg között, ami berendezésünk hatásfokát, sőt, akár működési határát is befolyásolja. Ezeknek a gépeknek a teljesítménye éppen a nagyobb hidegben lesz kisebb, amikor pedig az épület több fűtést igényelne, de a használati melegvíz-készítés is nehézséget okoz a nagy hidegben. És nyáron nincs ingyen hűtésünk, akkor is mennie kell a gépnek, amikor hűteni szeretnénk az épületet. A fejlődés, a mérnökök szorgalmas igyekezete mégis ebbe az irányba hajtja a hőszivattyúk alkalmazását, egyre olcsóbbak és jobb hatásfokúak, valamint a működési tartományuk is egyre szélesebb hőmérsékleti sávot ölel fel. A mai levegős hőszivattyúk már simán képesek egész télen üzemelni, a hideg már nem akadály. A legnehezebb ezeknek a gépeknek az éppen nulla fok feletti párás, nedves időjárás, mert párás időben a kültéri egység könnyen eljegesedik, ami drasztikusan csökkenti a működőképességét. Ilyen időjárásban a berendezésnek gyakran kell leolvasztania magát, így szinte alig marad idő az épület fűtésére.
Mit hoz a holnap?
A hőszivattyúk környezetre veszélyes hűtőközeggel dolgoznak. Vékony, sérülékeny, igen magas nyomáson működő vezetékeken kell a hűtőközeget áramoltatni, ami gyakran szivárgáshoz, meghibásodáshoz vezet. A trend azt mutatja, hogy azok a berendezések nyernek egyre nagyobb teret, amelyek ezt a veszélyes közeget csak kevés mennyiségben, és csak a kültéri egységben használják. Egyre több olyan monoblokk elnevezésű berendezés kerül forgalomba, ahol a hőszivattyúzási körfolyamat teljes része a kültéri egységen zajlik le, és az épülethez már csak egy vízzel töltött fűtési vezetékpárral csatlakozik. Ezek a monoblokkgépek sokkal kevesebb szaktudással telepíthetők, és hatásfokban sem maradnak el a korábbi osztott rendszerű testvéreiktől. Persze ez a megoldás sem mentes minden problémától, hiszen ha a kültérben vizet használunk, akkor az a víz a gép leállásakor, meghibásodásakor megfagyhat, ami könnyen a berendezés tönkremenetelét okozza.
Hozzászólások