Hőszivattyú

Fűtés / Hűtés

Ingyenes energia a környezetből

A hőszivattyú a leginkább jövőbe mutató, legkörnyezetbarátabb és legenergiatakarékosabb fűtési megoldás, mellyel hűteni, melegvizet előállítani, sőt az épület optimális levegőztetését is biztosítani lehet. A rendszer kevés elektromos energiát fogyaszt, az energiaigény mintegy 3/4-ét képes a földben, talajvízben és levegőben tárolt napenergiából fedezni. Ez annyit jelent, hogy 1 kWh bevezetett elektromos energiából mintegy 4 kWh fűtési energiát szolgáltat.

Hőszivattyú – a jövő választása

A hagyományos, fosszilis energiahordozókra alapozott fűtési megoldások a folyamatosan emelkedő energiaárak miatt egyre kevésbé jelentenek jövőbiztos választást. Ezért különösen az új építésű házak esetén érvényes, hogy olyan fűtési rendszer kiépítésében érdemes gondolkozni, mely 10-20 év múlva is „megéri az árát“ és nem ró irreális energiaköltségeket a háztartásra. A fosszilis energiahordozók elégetésével széndioxid keletkezik, nem így a hőszivattyúknál, melyek a természetes környezeti energiát fűtik fel magasabb hőmérsékletre, méghozzá elektromos áram - a legtisztább hagyományos energiahordozó - felhasználásával. Tény, hogy az áram egy részét szénerőművek állítják elő, melyek kétségtelenül jelentős széndioxid-kibocsátók, de még ezzel kalkulálva is elmondható, hogy hőszivattyús fűtéssel kb. 50%-kal kevesebb közvetett CO₂ terhelés éri Földünket, mint fosszilis energiahordozókkal történő, hagyományos fűtés esetén.

Utánozhatatlan előnyök

A hőszivattyú

• csökkenti az elsődleges (pl. kőolajból, földgázból származó) energia igényt, hiszen a fűtési energia 75%-át a környezet biztosítja,
• nagyságrendekkel csökkenti az épület rezsiköltségét, üzemeltetési költsége minden létező fűtési rendszerénél alacsonyabb,
• régi- és újépítésű épületekben egyaránt létesíthető,
• csökkenti a széndioxid kibocsátást, környezetbarát és energiatudatos fűtési megoldás, 
  hosszú élettartama miatt valós, alacsony energiafelhasználása miatt belátható időn belül megtérülő alternatívát jelent a hagyományos fűtőrendszerek mellett.

A fordított hűtőszekrény

Ha röviden akarjuk megértetni a készülék működését, legjobb, ha a hűtőszekrény példáját hívjuk segítségül. A hőszivattyúban minden ugyanazon elv szerint történik, mint a hűtőben, azzal a különbséggel, hogy fordítva, és természetesen sokkal nagyobb méretekben. A hőszivattyúban egy ún. munkaközeg, rendszerint hűtőközeg cirkulál. Ez az, ami egy hőcserélőn (párologtatón) keresztül felveszi az energiát a hőforrásként használt közegből. Ezután egy szivattyú összenyomja, sűríti a hűtő közeget. Ennek során növekszik annak nyomása és hőmérséklete, illetve átmegy gázhalmazállapotba. Ezután a komprimált hűtőközeg a második hőcserélőbe (párologtatóba) kerül. Itt a fűtési rendszeren keresztül magas hőmérsékleten leadja a felvett energiát, és ismét folyékony állapotba megy át. Ezután történik a túlnyomás megszüntetése, és a hűtőközeg visszakerül a ciklus elejére. A hűtőszekrényben az egész jelenség fordítva játszódik le, hiszen belül felveszi, míg kívül, a hűtőrácson keresztül leadja a hőt.

Jósági fok: a legjobb

Ahhoz, hogy a készülék működjön, szükség van valamennyi elektromos energiára. A rendszer hatékonyságát az ún. munkaszámmal, elterjedt kifejezéssel élve a „jósági fokkal” jellemezzük (COP=Coefficient of performance), ami azt mutatja meg, hogy a hőszivattyú által leadott hasznos hőteljesítmény hányszorosa a működtetéséhez felhasznált teljesítménynek. Ez a szám a hagyományos fűtési rendszerek esetén általában 1 alatti érték, ugyanis - különösen a régi, elavult fűtési rendszereknél - a felvett energia korántsem 100%-ban hasznosul hőként a működés során. Nem így a hőszivattyúnál, ami egységnyi felvett teljesítményből többszörös hasznos teljesítményt produkál. Ha például egy hőszivattyús fűtési rendszer hatékonysága, azaz COP-értéke 4,2 és a szükséges fűtési teljesítmény 12 kW, akkor a működéshez szükséges villamosenergia-fogyasztás (12/4,2) mindössze 2,86 kW körül várható.

Föld, víz és levegő, avagy a lehetséges hőszivattyús rendszerek

A berendezés a talajból, a talajvízből és a levegőből egyaránt felveheti a működéséhez szükséges hőt. A levegőből történő hőfelvétel előnye, hogy nem igényel akkora befektetést, mint a talajból/talajvízből történő hőfelvétel, hátránya ugyanakkor, hogy a levegő rossz hőfelvevő képességének köszönhetően nagy mennyiségű légátmogzatást igényel (azaz nem igazán hangtalan), másrészt fűtőteljesítménye a levegő hőmérsékletének csökkenésével együtt csökken. Ezzel szemben Földünk optimális hőtároló, a talajfelszínhez közel a hőmérséklet egész évben csaknem állandó (8-12 °C között van). Amennyiben a talaj a hőleadó közeg, egyszerűsödik és biztosabbá válik a helyzet, hiszen a fűtés a külső hőmérséklet ingadozásától és évszaktól függetlenül állandó hőmérsékletű közegre alapoz. Persze az is tény, hogy egy ilyen rendszer megfelelő színvonalú kiépítése magasabb beruházási költséget jelent, mint a levegős hőszivattyú telepítése.

Hőnyerés a talajból – talajkollektorral

Ennél a rendszernél több száz méter hosszú, különlegesen ellenálló PVC burkolattal bevont rézcsöveket, vagy polietilén csöveket fektetnek le a fagyhatár alatt, azaz kb. 1,2 méter mélyen, a földfelszínnel párhuzamosan. Nehézsége, hogy nagy alapterületen - nagyságrendileg a fűtött alapterület 2-3 szorosán - kell feltárni a telket a kollektor lefektetésekor, ezért alapvetően új építésű házak esetén ajánlható, amikor még a terep egyébként is rendezetlen. A kollektorban egy speciális, fagyálló folyadék (fagyásgátlóval kezelt víz) kering, ami a talaj hőjét a hőszivattyúba szállítja. Egy talajkollektoros hőszivattyúval kb. 20-30 Watt energia nyerhető, melyet több tényező - így a talaj minősége, nedvességtartalma, hővezetése - is befolyásol.

Hőnyerés a talajból – talajszondával

A talajszondás rendszer az egyik legnépszerűbb hőszivattyús eljárás, melynek létesítéséhez egy kb. 15 cm átmérőjű, 60-100 méter mély lyukat fúrnak a talajba. A szonda két U formájú műanyag csövet tartalmaz, amelyben – hasonlóan a talajkollektorhoz – fagyásgátlóval kezelt víz kering. 100 méterrel a talajfelszín alatt már egész évben állandó, kb. 10^oC-os a hőmérséklet, ami egész évben garantálja a megbízható működést.

Hőnyerés a talajvízből

A talajvíz optimális hőforrás, hiszen hőmérséklete egész évben csaknem állandó (8-12 °C között). Nincs másra szükség, mint két kútra: az egyikből kiszivattyúzzuk, a másikba visszavezetjük a talajvizet. A víz a párologtatón keresztül adja le a benne tárolt hőenergiát. A visszavezetett víz nem szennyeződik, káros anyag nem kerül bele, így nem rontja a talajvíz minőségét. Ezzel a rendszertípussal – ahogy valamennyi, a talajból nyert hőre alapozó hőszivattyús megoldással – a fűtéshez szükséges energiafelhasználás 3/4-e nyerhető ki a környezetből.

Hőnyerés a levegőből

A levegő, mint hőforrás mindenütt jelen van. Emellett az is előnyére válik, hogy hasznosítása nem igényel különösen nagy létesítési ráfordítást. A külső levegőt ventilátorok vezetik át a hőszivattyú párásító fokozatának hőcserélőjén és „megszabadítják” a benne lévő hőenergiától. Mivel a külső hőmérséklet csökkenésével csökken a kinyerhető hőmennyiség is, a különösen hideg napokban szükség lehet elektromos fűtésrásegítésre, ami pótolja a hiányzó meleget. Ez a hőszivattyús megoldás kétségtelenül olcsóbb, de hazánk éghajlatán, ahol télen nagy hidegek is előfordulhatnak, nem a legkockázatmentesebb választás.

Pénzügyi megtakarítás – az igazi vonzerő

A berendezés úgy von el energiát a környezetből, hogy közben nem károsítja azt, használata emellett hozzájárul a széndioxid kibocsátás csökkentéséhez és a hagyományos energiahordozó készletek kíméléséhez. Fülünk mégis a rendszer mellett szóló anyagi érvekre a legérzékenyebb, melyekből figyelemreméltó felsorolás állítható össze:

• alkalmazása függetlenít a folyamatosan emelkedő nyersolaj és földgáz áraktól,
• üzemeltetése nem kíván tüzet, kazánt, olajtartályt vagy gázcsatlakozást,
• beépítésével maguk az építési költségek is csökkennek, nincs szükség kéményre, vagy tüzelőanyag tároló helyiségre,
• a hőszivattyú a hagyományos rendszereknél összehasonlíthatatlanul kisebb fűtési költséget okoz, ezáltal a rendszer magasabb beruházási költsége néhány éven belül megtérül,
• a hőszivattyús fűtés alacsony üzemviteli, energia és karbantartási költséggel üzemel,
• nem okoz további karbantartási, javítási, tisztítási vagy szolgáltatási költségeket (pl. kéményseprés),
• alacsony költségei könnyen áttekinthetők, kézben tarthatók, a rendszer élettartama rendkívül magas.

Fűtés, hűtés, melegvíz

Elsősorban az alacsony hőmérsékletű fűtési módok alkalmasak hőszivattyúval történő felhasználásra, mert akárcsak a napkollektoroknál, annál nagyobb a rendszer hatékonysága, minél kisebb a fűtési előremenő hőmérséklet. Leginkább a padló-, fal- és mennyezetfűtés jöhet számításba, ahol a nagy hőleadó felület miatt már 35 °C is elegendő. Említést érdemel, hogy ezek a láthatatlan megoldások nem befolyásolják az épület esztétikumát, és helyet foglaló radiátorokra sincs szükség. A hőszivattyú használati melegvíz készítésére is felhasználható, a kinyerhető víz maximális hőmérséklete kb. 55 °C. Ha pedig jön a nyár, a folyamat megfordításával a hőszivattyú fűtés helyett hűtésre, az épület tökéletes klimatizálására is bevethető, ekkor ugyanis a fűtésnél hőforrásként használt közegnek adja át a helyiségekből elvont hőt.