Abszorpciós hőszivattyúk

A gázüzemű abszorpciós hőszivattyú elve megegyezik az abszorpciós hűtőével, ami már évtizedek óta létezik, leginkább ipari létesítmények esetén számottevő az alkalmazása. Sajnos az évszázad második felében inkább a kompresszoros, illetve az árammal működő abszorpciós hűtők terjedtek el, hiszen a villamos energia olcsó volt, így nem érte meg a befektetést.
Csak sokkal később eszméltek rá, hogy a villamos energiával működtetett hűtőrendszer kétszeresen is környezetszennyező. Először is az elektromos áram előállításakor a hőerőművekben nagyon nagy százalékban jön létre veszteség, másodszor pedig a hűtőfolyadék, vagyis a hőszállító anyagként alkalmazott anyag roppant káros az ózonpajzsra.

A földgáztüzeléses abszorpciós hőszivattyúban a körfolyamatot nem mechanikus (kompresszor) energia tartja működésben, hanem bevitt hőenergia, amit gáztüzeléssel biztosítunk. Tehát a földgáztüzeléses hőszivattyú egy kazán és egy abszorpciós hűtőgép kombinációja, amely egyaránt alkalmas fűtésre és hűtésre is, egyes típusai akár egyidejűleg is. A fentiek értelmében a földgázos abszorpciós hőszivattyúkban nincsen kompresszor, és viszonylag kevés mozgó alkatrészt tartalmaz, ezért kevesebb rezgéssel és zajjal jár a működése. A relatív egyszerű felépítése miatt karbantartási igénye szerénynek mondható.
Működésüket tekintve az abszorpciós hőszivattyúk vagy direkt fűtésűek, melyek szinte bármilyen tüzelőanyaggal működtethetők, vagy indirekt fűtésűek, amelyek valamilyen közvetítő közeggel, általában gőzzel fűtenek valamilyen hőtermelő technológiából, általában kazánból. A direkt földgázos tüzelésű abszorpciós hőszivattyú alkalmazásával jelentősen csökkenthető a primer energiafelhasználás és a CO2-kibocsátás. A leggazdaságosabb földgáztüzeléses hőtermelő rendszer energetikai besorolása A+++ . Jól kiegészíthető kazános rendszerekkel, így csökkentve a beruházás költségeit, de nem jelentősen rontva a hatékonyságot.

Működés

A készülékben lezajló folyamatokat az ammónia (NH3)-víz keverék (elnyelődő és elnyelő anyagok), valamint egy speciális gázégő tartja működésben. Az elnyelődő anyag idegen néven abszorbens - erről kapta a technológia az elnevezést.

Helyiségfűtés esetén a működési elv a következő. Az elpárologtatóban a hűtőközeg (ammónia) gőz halmazállapotba jut és - a hőcserélő típusától függően - hőt vesz fel a talajból, talajvízből vagy a levegőből. A hűtőközeg gőzt az oldószer (víz) nyeli el, a gőz az oldószerben feloldódik. A hűtőközeg a gőzöket elszívja az elpárologtatóból és megköti azokat. A keletkezett ammónia-víz keverék a fűtőegységbe kerül, ahol a fűtőtest (gázláng) hevíti. A hevítéssel kihajtják az oldatból az ammóniagőzt, ami a kondenzátorba áramlik, és ott a nyomása megnő. A forró ammóniagőz a kondenzátoron keresztül adja le hőjét a környezetnek (helyiség). Az ammónia cseppfolyósodik, az elpárologtatóba jut, és ott ismét elgőzölög. Működés közben a víz alacsony nyomáson van, így képes elnyelni az ammóniát, amely a folyamat közben nagy mennyiségű hőt bocsát ki.

Hatékonyság

Hőfelvevő és hőleadó közeg szempontjából lehetnek levegő-vizes és vizes-vizes kialakítású abszorpciós hőszivattyúk. A levegő-vizes kialakítás nagy előnye, hogy külső elhelyezés miatt nem foglal el hasznos teret az épületen belül. Az abszorpciós berendezések hatékonysága akár a 140-150%-ot - egyes kombinált hűtő-fűtő típusok esetén akár a 225%-ot - is elérheti, szemben a hagyományos kazánok 90%-os illetve a kondenzációs kazánok 100% körüli hatásfokával. Ez azt jelenti, hogy 1 egységnyi elégetett gázzal akár 1,4-1,5 egységnyi hőenergiát tudunk előállítani!
Természetesen a vizes-vizes kialakítás esetén lehetőség van talajszonda vagy nyílt kút, esetleg felszíni vizek alkalmazására is a hagyományos (elektromos) hőszivattyúknál alkalmazott feltételek mellett. A földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyúk esetében közel 30-40%-kal kevesebb talajszonda szükséges, mint az azonos teljesítményű elektromos hőszivattyúk esetében.

Jelen és jövő

A földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyúkat 2004-ben kezdték bevezetni az európai piacra, Magyarországon 2008-tól érhetők el ezek a készülékek. A berendezések 35 kW-os egység-hőteljesítményűek, amelyekkel kaszkádrendszerben több száz kW-os vagy akár nagyobb teljesítményű rendszerek is építhetők. Ezek a hőszivattyúk alkalmasak viszonylag magas, 60 °C-os előremenő vízhőfokkal is működni, miközben a teljesítményük nem csökken olyan mértékben, mint az elektromos készülékek esetében.
Az új beruházások vagy akár a felújítások során nem érdemes a teljes hőt ilyen berendezések alkalmazásával előállítani. Minden esetben egy az adott rendszerre vonatkozó egyszerű optimalizációs számítás alapján érdemes a hőszivattyúk teljesítményét megválasztani, a maradék hőt pedig hagyományos hőtermelővel előállítani. A hazai klimatikus viszonyokat is figyelembe véve így is könnyedén kialakítható olyan bivalens hőtermelő rendszer, amelynek éves hatásfoka a 125-130%-ot is elérheti. Természetesen ez speciális esetekben tovább növelhető. Kizárólag a körülmények határozzák meg, hogy ténylegesen melyik hőszivattyú üzemeltethető a leggazdaságosabban az adott körülmények között.

Az abszorpciós hőszivattyú alkalmazásának lehetőségei:

• fűtési rendszerek korszerűsítése,
• kereskedelmi, ipari, társasházi felhasználás;
• az összes olyan rendszer, ahol akár 60°C-os víz szükséges,
• olyan rendszerek, ahol huzamos ideig szükség van fűtésre,
• illetve a felhasználás 24 órán keresztül történik,
• ahol a gázszámla csökkentése a cél

Az abszorpciós hőszivattyú előnyei:

• biztosan megtérülő beruházás
• az EU, valamint a Magyar Állam által pályázati forrásokkal támogatható beruházás
• hűtési funkció esetén a fajlagos egységköltség az elektromos berendezéssel történő hűtési költségek alatt van
• mivel a készülékek kültéri elhelyezésűek, nincs szükség kazánházra, illetve a meglévő - erre a célra fenntartott - helységek felszabadulnak
• extrém alacsony külső hőmérsékletnél (-20°C) is magasabb a hatásfoka 100%-nál
• alacsony szennyezőanyag emisszió

Írásunkhoz felhasználtuk Lukácsi Péter: Földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyúk c. cikkének egyes részleteit!