A hőszivattyúk működése

A hőszivattyúk funkciója hasonlatos a hűtőgép funkciójához. Mindenki tudja, hogy a hűtőgép belsejében hideg van, de a hátsó oldalán van egy hőcserélő, ami meleg. Ahhoz, hogy a hőszivattyú fűteni tudjon, hőt kell valahonnan elvonnia, vagyis valamilyen anyagot le kell hűteni. A hő átvitelét munkaanyag végzi, az ún. hűlő anyag, amely változtatja halmazállapotát.

A szivattyú elektromos energiával átalakítja a padlás, a föld alatti vagy föld fölötti víz vagy levegő kihasználatlan hőjét, melegítésre vagy fűtésre alkalmas hővé. (Svédország erőművei ezen az elven működnek. A tenger vizének melegét vonják el és teszik alkalmassá felhasználásra.) A természettől szerzett hő átalakítása háztartási felhasználáshoz (vagy máshoz) kis hőmérsékletű hő, de sok van belőle és ingyenes.

Csak tudni kell jól kihasználni. Ilyen fajta hőforrásból több is létezik:

• földi (geotermikus hó). A földben levő hőt csövekből készült cserélők­kel lehet kinyerni. Ezek általában mély furatban (egészen 150 m-ig) vagy felületi kiásott kollektorban (2 m-es mélységben) helyezkednek el;
• föld alatti vagy felületi víz. Tisztának kell lennie, elegendő mennyiség­ben, és hőmérsékletének min. 8 °C-osnak kell lennie;
• levegő, amely tetszés szerinti mennyiségben a legjobban hozzáférhető. A külső levegőből visszanyert hő persze az épület hőveszteségei miatt ismét elvész. Hátránya a jelentősen változó hőmérséklet, amely meg­változtatja a szivattyú paramétereit;
• a gyártás során keletkezett hő csak technikai folyamatoknál jöhet szá­mításba, a háztartásokban ritkán fordul elő, tehát ennek a fajta hőnek a gyakorlati kihasználása minimális.

1 kW-h elektromos energia felhasználása közben hőszivattyú révén átlagosan 2,5-3 kW-h hőenergiát lehet nyerni. Az elektromos energia 1/3 részben veszi ki részét a hőenergia termeléséből, 2/3 részt a természeti forrásokból származó hő tesz ki. A teljesítmény és a hőszivattyú áramfo­gyasztása közti arányt fűtő faktornak nevezzük és értéke általában 2,5-3. Minél nagyobb a kis potenciájú hőforrás hőmérséklete és minél kisebb a fűtőközeg hőmérséklete, annál előnyösebb lesz a hőszivattyú.

A víz melegítéséhez és a fűtéshez használatos hőszivattyú lehető leg­előnyösebb kihasználásnak feltételi:

• az épület minél kisebb hővesztesége és minél nagyobb hőkapacitása legyen;
• kis hőmérsékletű fűtési rendszer (padlófűtés) csekély felhasználással és kis hőveszteséggel;
• kis potenciájú hőforrás elegendő hőmérséklettel vagy állandóan nagy mennyiségben levő hővel;
• a fűtőközeg átfolyása a hőszivattyún független a fűtési szerkezeten való átfolyástól, mind a hőszivattyú, mind a fűtési szerkezet különálló keringtető-szivattyúval rendelkezik. A fűtési rendszerben van akkumulá­ciós tartály;
• a hőszivattyút 10-27 °C-os hőmérsékletű szellőző, pormentes helyen kell elhelyezni.

Amennyiben a hőszivattyútól nyert hő az összes fűtési költséget fedezi, akkor azt a szivattyút monovalens szivattyúnak nevezzük. További hőfor­rásra (elektromos kazán, szoláris kollektorok) kapcsolt fűtőszivattyút bivalens szivattyúnak hívjuk. Bivalens hőszivattyúval felszerelt rendszer lehetővé teszi a szivattyú és az elektromos kazán egyidejű működését, a gyorsabb felfűtést, miközben a hőszivattyút nem kell maximális fűtőtel­jesítményre beállítani.

A hőszivattyúval ellátott egész rendszer három önálló egységet alkot:

• kis potenciájú hőforrás,
• hőszivattyú,
• felhasználó rendszer (fűtés vagy a melegvíz-tartály).

A hőszivattyú alapvető rendszerei:

• víz-víz;
• levegő-víz;
• nap-víz;
• föld-víz;
• víz-levegő;
• levegő-levegő;
• nap-levegő.

A legtöbb hőszivattyú víz-víz és levegő-víz rendszerben dolgozik.

A kis potenciájú hő forrása a kinti levegő, amely a lehűléssel egy időben szárad is. Kondenzálja a nedvességet, ami lefolyik a hőcserélő alá. Kis hőmérsékleten a kondenzátum megfagyhat. A fagyás csökken­tené a teljesítményt, ez a hűtőkör rövid ideig tartó áramlás irányváltoz­tatásával kiküszöbölhető.

Az egész fűtési rendszer az alábbi körökre oszlik:

• elsődleges – biztosítja a kis potenciájú hő bevezetését a hőszivattyúba. Ezen kör víz-víz rendszerében megfelelő hőhordozó közegnek kell lennie. Ez lehet pl. monopropilén glikol;
• másodlagos – továbbítja a hőszivattyú teljesítményét a felhasználási hálózatba.

forrás: kreativlakas.com