Mindent a hőszivattyú működéséről
Ha a hideg téli hónapokban melegedni szeretnénk, vagy egész évben kellemes belső hőmérsékletre vágyunk otthonunkban, a hőszivattyús technológia fenntartható, hatékony és energiatakarékos megoldást jelent. Hőszivattyús fűtésre támaszkodni egyértelműen hatékonyabb, mint a tisztán elektromos megoldásokban bízni, sőt, még a gázfűtéshez képest is jelentős megtakarításokat érhetünk el vele. De miért van ez így? Ennek megértéséhez érdemes tisztában lennünk, miből áll össze egy hőszivattyú működési elve. Alábbi cikkünkben megvizsgáljuk, mi a hőszivattyú-fűtés, hogyan funkcionál, mik az előnyei, milyen alkalmazási területei vannak és miben különbözik a tisztán elektromos fűtési megoldásoktól.
Mi az a hőszivattyús fűtés?
A hőszivattyú egy sokoldalú és energiahatékony eszköz, amelyet fűtésre, hűtésre és akár melegvíz előállítására is használhatunk. A hagyományos fűtési rendszerekkel ellentétben, amelyek fosszilis tüzelőanyagok elégetésével vagy elektromos ellenállással termelnek hőt, a hőszivattyú lényegében az egyik helyről kivonja a hőt, majd átviszi egy másik helyre, a levegő-víz hőszivattyú például kültéri levegőből állít elő használati melegvizet.
A hőszivattyú alkalmazási területei
A hőszivattyús technológia hihetetlenül sokoldalú, ezért számos területen alkalmazható. Elsősorban helyiségek fűtésére tervezték, és e tekintetben rendkívül hatékony: a hőszivattyúk hőt vonnak el a kültéri levegőből, talajból vagy vízforrásból, majd azt a beltéri helyiségekbe juttatják. Ezáltal ideálisak a lakások, irodák és egyéb épületek egyenletes, komfortos hőmérsékletének fenntartására.
De nem csupán fűtés kapcsán jöhet szóba ez a megoldás, mivel a hőszivattyúk egyik kiemelkedő tulajdonsága, hogy képesek fűtést és hűtést is biztosítani. A hűtőközeg-ciklus irányának megfordításával a nyári hónapokban képesek a hőt elnyelni a belső térből és kiengedni a szabadba, így hatékonyan működnek légkondicionálóként is.
A hőszivattyúk háztartási melegvíz előállítást is biztosíthatnak. Ezt úgy érik el, hogy az elszívott hőt egy erre a célra szolgáló víztartály felmelegítésére használják fel, így biztosítva a folyamatos melegvíz-ellátást a zuhanyozáshoz, mosáshoz és egyéb igényekhez.
Végül a hőszivattyús fan-coil rendszerekről is említést kell tennünk, melyek az épületek zónázott fűtésének és hűtésének biztosítására alkalmazhatóak. Ezek a rendszerek különböző helyiségekben elhelyezett egységeket (lényegében ventilátorral ellátott radiátorokat) használnak, lehetővé téve a lakók vagy felhasználók számára, hogy az épület különböző területeinek hőmérsékletét egymástól függetlenül szabályozzák. Korábban csak az ipari épületekben, szállodákban volt jellemző ez a megoldás, de ma már lakóházakban is népszerű.
A hőszivattyús technológia előnyei
A hőszivattyús fűtés növekvő népszerűsége számos meggyőző előnyének tulajdonítható. Először is, a hőszivattyúk híresek energiahatékonyságukról. Azáltal, hogy a hőt nem termelik, hanem átadják, akár négyszer annyi fűtési vagy hűtési energiát képesek előállítani, mint amennyi elektromos energiát fogyasztanak. 1m3 levegőt 1,2-1,3 KJ energiával lehet 1°C -kal felmelegíteni. Ha mi ezt az energiát nem elő akarjuk állítani, hanem „csak” át akarjuk szivattyúzni egyik helyről a másikra, akkor az 0,3-0,4 KJ energiába kerül jelenleg.
Emellett a hőszivattyúk nem égetnek el fosszilis tüzelőanyagokat, így csökkentik az üvegházhatású gázok kibocsátását és a nem megújuló energiaforrásoktól való függőséget. Ezt egy egész évben sokoldalúan használható, környezetbarát, egyenletes beltéri komfortot biztosító technológiát ráadásul rendkívül csendes, tartós működésre tervezték.
Miben különbözik a tisztán elektromos megoldásoktól?
A tisztán elektromos fűtési megoldásokkal összehasonlítva a hőszivattyúk a hatékonyság, a környezetre gyakorolt hatás, a hosszú távú költségmegtakarítás, a kényelem, a sokoldalúság és a zajszint tekintetében is előnyt élveznek. Bár a hőszivattyús rendszer kezdeti beruházása magasabb lehet, a hatékonyság, a fenntarthatóság és a kényelem terén nyújtott pozitívumai miatt bölcs választás, ha korszerűsíteni szeretnénk fűtési és hűtési rendszereinket.
A hőszivattyú működése
A hőszivattyú működésének megértéséhez elengedhetetlen, hogy megismerkedjünk annak összetevőivel. Nézzük meg közelebbről az egyes alkatrészeket és a hőszivattyú működésében betöltött szerepüket.
Első alkatrészünk az elpárologtató tekercs, mely a hőszivattyú kültéri egységében található. Ez az alkatrész felelős a környezetből származó hő elnyeléséért, legyen az a levegő, a talaj vagy a víz. Ahogy a hűtőközeg elpárolog ezen a tekercsen belül, fázisátalakuláson megy keresztül: folyadékból gázzá alakul, miközben hőenergiát vesz fel.
Ezután a kompresszor felelős a párolgó hűtőközeg nyomás alá helyezéséért, aminek következtében az erősen összenyomódik, majd jelentősen megemelkedik a hőmérséklete és a nyomása. Ez a nagynyomású állapot elengedhetetlen a hatékony hőátadáshoz.
A hőszivattyú beltéri egységének belsejében található a kondenzátortekercs. Ez az alkatrész az, ahol a forró, nyomás alatt lévő hűtőközeg leadja a párologtatási szakasz során felvett hőt. Ahogy a hűtőközeg ismét folyadékká alakul (kondenzálódik), felmelegíti a beltéri levegőt vagy a rendszerben lévő vizet, így biztosítva a kívánt fűtési hatást.
Végül az expanizós (más néven tágulási) szelep csökkenti a hűtőközeg nyomását, lehetővé téve, hogy az ismét gáz halmazállapotú legyen és újra kezdődhessen a ciklus.
Végül, de nem utolsósorban említsük meg magát a hűtőközeget, mely a hőszivattyúrendszer éltető eleme. Folyamatosan kering a különböző alkatrészeken keresztül, fázisváltásokon megy keresztül folyadékból gázzá alakulva, majd vissza. Azáltal, hogy a hűtőközeg folyamatosan körbejárja az alkatrészeket, a hőszivattyú a hidegebb hónapokban fűtést, a melegebb hónapokban hűtést tud biztosítani a hőátadási folyamat irányának megfordításával.
Hogyan működik a hőszivattyú?
Párologtatás
Ebben a szakaszban a hűtőközeg alacsony nyomású, alacsony hőmérsékletű állapotban van. Amikor hőforrással, például kültéri levegővel, talajjal vagy vízzel érintkezik, hőenergiát vesz fel, aminek hatására folyadékból gázzá alakul (elpárolog). Ez a hőelnyelés lehűti a környezetet, így ideális a hőforrásból történő hőelvonásra.
Sűrítés
Miután elpárolgott és hőt vett fel, a hűtőközeg gőzét egy kompresszor sűríti össze. Ez a sűrítési folyamat jelentősen megemeli a hűtőközeg hőmérsékletét és nyomását. Ezáltal a hűtőközeg magas hőmérsékletű, nagynyomású gázzá válik. Ez a lépés elengedhetetlen a hatékony hőátadás biztosításához és kritikus tényező a rendszer általános hatékonysága szempontjából.
Cseppfolyósítás
A magas hőmérsékletű, nagy nyomású gáz ezután a hőszivattyú beltéri egységében lévő kondenzációs tekercsbe kerül. Ebben a tekercsben a hűtőközeg leadja a párologtatási szakasz során felvett hőt. Ennek eredményeként a hűtőközeg ismét folyékony állapotba kerül (kondenzálódik), miközben a felszabaduló hő felmelegíti a belső teret, vagy a rendszerben lévő vizet. Ez a szakasz felelős az otthon fűtéséért vagy a meleg víz biztosításáért.
Oldódás
Miután a hűtőközeg leadta a hőt és folyékony halmazállapotúvá válik, egy expanziós szelepen halad át. Ez az alkatrész gyorsan csökkenti a hűtőközeg nyomását, aminek következtében az kitágul és lehűl. Visszatér alacsony nyomású, alacsony hőmérsékletű állapotba és készen áll arra, hogy a következő körben ismét elpárologtatással kezdje a ciklust.
E négy szakasz folyamatos ismétlődése lehetővé teszi, hogy a hőszivattyú a ciklus irányának megfordításával fenntartsa a kellemes beltéri hőmérsékletet, télen-nyáron.
Hőszivattyú választás esetén érdemes ezekkel tisztában lenni
Az igényeinknek megfelelő hőszivattyú kiválasztása számos tényező gondos mérlegelését igényli a hőszivattyú típusától a felhasznált villamos energia mértékén át a hőszivattyú működésének folyamatát érintő kérdésekig.
Hatékonyság: a hőszivattyú teljesítményének szíve
A mai modern hőszivattyúknak a hatásfokát COP-ben (hűtésnél EER-ben) adják meg. A COP érték azt az arányszámot jelenti, ami 1kWh energia átszivattyúzásához szükséges. Mivel ez nagyban függ az éppen aktuális külső hőmérséklettől, ezért létezik az SCOP mutató (hűtésnél SEER), ami ezt az értéket szezonális (éves) szinten mutatja.
A különböző értékek értelmezéséhez az alábbi táblázat nyújt segítséget.
A hőszivattyúk hatásfokát a működési mechanizmusból adódóan rengeteg minden befolyásolja. Mivel télen az energiát a kinti hideg levegőből kell elvenni, és a meleg fűtővíznek kell átadni, ezért elsősorban a következő szabály van nagy hatással a működésre. Mégpedig minél alacsonyabb a külső hőmérséklet és minél magasabb hőmérsékletű vizet akarunk előállítani, annál jobban csökken a hőszivattyúknak a hatékonysága.
A hőszivattyú kiválasztásakor tehát vegyük figyelembe az éghajlatot és az igényeinknek leginkább megfelelő COP-, SEER- és HSPF-értékeket. Hidegebb éghajlaton például a téli hónapokban a hatékony fűtés érdekében előnyben részesíthetjük a magasabb HSPF értékkel rendelkező hőszivattyút.
Beltéri vagy kültéri használat: a helyszín szerepe
A hőszivattyúk beltéri és kültéri használatra egyaránt tervezhetők, mindkettőnek megvannak a maga egyedi jellemzői. A kültéri hőszivattyú egységeket általában a házakon vagy épületeken kívül helyezik el, lakó- és üzleti épületekben egyaránt gyakoriak. Ezek télen a környező levegőből veszik el, nyáron pedig a kültérbe adják le a hőt. A beltéri hőszivattyúegységek jellemzően a csatornamentes mini-split vagy multi-split rendszerek részét képezik. Ezeket az egységeket a lakó- vagy munkaterületeken belül helyezik el. A beltéri hőszivattyúk kiváló választások lehetnek, ha a kültéri telepítés nem kivitelezhető.
Mennyivel olcsóbb hőszivattyúval fűteni?
A hőszivattyús készülékek átlagos SCOP értéke 3-4, egyes típusoknál még ennél is magasabb. A különböző kazánok hatásfokát figyelembe véve készítettünk egy táblázatot, hogy a különböző fűtési módokkal mennyibe kerülne 1kWh hőenergiát juttatni a szoba levegőjébe.
Világosan látszik, hogy a fűtési költségek egymáshoz viszonyított arányát felborította a rezsicsökkentés átalakítása. Az átlagfogyasztás feletti emelt árnak a vesztese egyértelműen a gázzal való fűtés, és egyértelmű nyertese „H” tarifás hőszivattyús fűtés, ami az átlag felett tized annyiba kerül, mint egy modern kondenzációs kazán használata.
Mekkora hőszivattyúra van szükségünk?
Ezt érdemes pontosan kiszámítani, hiszen ha túl kicsi a berendezés, télen nem biztos, hogy teljesen át tudjuk fűteni a lakást, ugyanakkor az sem célszerű, ha túlméretezzük a dolgokat. Ez esetben ugyanis nagyobb fogyasztás keletkezhet. Emellett a hőszivattyúk különböző teljesítményei között is hatalmas az árkülönbség.
A Terralux oldalán található hőszivattyú kalkulátor mindössze két adat megadásával segíthet megtalálni a legmegfelelőbb hőszivattyú típust.
Természetesen a kalkulátor nem helyettesíti az épületgépészi szakvéleményt. A konkrét feladatokra való korrekt megoldásokhoz elengedhetetlen az adott helyszínre történő méretezés, tervezés, de az előzetes tájékozódáshoz jó alapot adhat.
Ilyen jellegű kérdéseivel kapcsolatban nyugodtan forduljon hozzánk elérhetőségeink bármelyikén! Nézzen körül a Terralux kínálatában is, válasszon hőszivattyús technológiát és legyen részese egy komfortosabb, energiahatékonyabb és fenntarthatóbb jövő megteremtésének!