A hőszivattyú alkalmazási lehetőségei

A hőszivattyú csak egy bizonyos külső hőmérsékletig képes ellátni a fűtési feladatot. E hőmérséklet alatt a hőszivattyút kiegészíti egy másik fűtőberendezés (gáz-, villamos fűtés stb.), és a kettő együttesen biztosítja a meleget a lakásban. A két hőtermelőből álló bivalens hőszivattyús rendszer beruházási költsége alacsonyabb, de az üzemeltetési költsége valamivel magasabb lesz a ritkán előforduló igen hideg napokon.

A bivalens rendszernek három fő változata van

Az „alternatív-bivalens” rendszerben a hőszivattyú csak a kis terheléseknél működik, és bizonyos terheléshatár fölött a kiegészítő fűtőberendezés veszi át a teljes szerepet. A kiegészítő fűtés teljesítménye ilyenkor önmagában is elegendő kell legyen a teljes fűtés ellátására a leghidegebb időszakban is.

A „soros-bivalens” rendszerben normál esetben csak a hőszivattyú működik, és a kiegészítő fűtés akkor lép be, amikor a hőszivattyú teljesítménye már nem elegendő. Ebben az esetben a kiegészítő fűtés csak azt a plusz hőenergiát szolgáltatja, ami a szükséges hőmennyiség és a hőszivattyú által termelt hőmennyiség között van. Teljesítményét is csak ehhez méretezik.

Az „alternatív/soros-bivalens” kapcsolású rendszerben a fűtést a szezon kezdetén a hőszivattyú egyedül látja el. A hőszükséglet növekedésekor belép a kiegészítő fűtőberendezés, és egy határig sorba kapcsolva működik a két készülék. Amikor a hőmérséklet már annyira lecsökken, hogy a hőszivattyú részterhelést sem képes fedezni, akkor lekapcsolódik, és a teljes fűtési hőterhelést a maximális fűtési hőigény ellátására méretezett kiegészítő fűtés veszi át.

A fűtésrendszerek hőleadóinak tekintetében nagy-, közepes- és kishőmérsékletű rendszereket különböztethetünk meg. A hagyományos radiátoros fűtéseknél az ún. előremenő és visszatérő fűtővíz jellemző hőfokviszonya 90/70, 80/60 körül van. A padlófűtésnél, falfűtésnél, mennyezetfűtésnél az előremenő vízhőfok 40-50 °C, sőt egyes esetekben 35 fok alatt van. A szokásos kivitelű kompresszoros hőszivattyúk 50-55 fokosnál melegebb fűtővizet nem képesek előállítani, így felhasználási területük elsősorban az alacsonyhőmérsékletű fűtőrendszerekre korlátozódik.

Amikor a hőszivattyú már nem képes melegebb fűtővizet előállítani, mint a fűtőkör előremenő vízhőmérséklete (ezt hívják átváltási pontnak), ekkor a hőszivattyú egyedül már nem képes a fűtési feladatot ellátni. Ekkor kiegészítő hőtermelőt kell bekapcsolni a rendszerbe. Egy ennél is alacsonyabb külső hőmérséklet alatt pedig már olyan magas hőmérsékletű fűtővízre lenne szükség, aminek még a visszatérő ágban lévő hőmérsékletét sem tudja a hőszivattyú előállítani. Ilyenkor a hőszivattyú teljesen hatástalanná válik, még a visszatérő fűtővíz előmelegítésére sem képes.

Ha a fűtési rendszerünk olyan alacsony hőmérsékleten képes működni (pl. 50/35 °C), hogy egy 55 fokos fűtővizet előállító hőszivattyú még a reálisan várható leghidegebb időjárásban is elő tudja állítani a szükséges vízhőmérsékletet, akkor egy monovalens hőszivattyús rendszer egyedül is képes a teljes fűtési idényben helytállni.

Egy valamivel magasabb hőmérsékletű fűtésrendszernél (pl. egy 65/45 °C-os radiátoros fűtésnél) már létrejöhet az a helyzet, hogy a visszatérő hőmérsékletnél melegebb fűtővizet még képes előállítani a hőszivattyú, de a szükséges előremenőt már nem tudja biztosítani. Ez a rendszer egy bizonyos külső hőmérsékletig képes egyedül ellátni a teljes fűtést, az alatt pedig még mindig képes előmelegíteni a fűtővizet egy második hőtermelő számára. A monovalens rendszer itt már nem használható, de egy paralel-bivalens rendszerben a hőszivattyú az egész fűtési idényben működőképes. Kiegészítő fűtőkészülék ugyan szükséges, de azt nem kell úgy méretezni, hogy önmagában is képes legyen a teljes fűtést ellátni még a leghidegebb időszakban is.

Ha fűtésrendszerünk ennél is magasabb vízhőfokon képes csak a lakás kifűtésére (pl. 90/70 °C-os rendszer), akkor a monovalens hőszivattyús fűtés már nem alkalmazható, és a bivalens fűtések közül is csak az alternatív-bivalens, esetleg (speciális gazdaságossági körülmények között) az alternatív/soros kapcsolás) úgy, hogy a kiegészítő fűtőberendezést mindenképpen az épület maximális hőigényére kell méretezni.

Nem kapunk azonban reális képet, ha a fűtésrendszert csak a környezeti hőmérséklet lehetséges értékeire vizsgáljuk meg, de nem számolunk a szélsőséges értékek előfordulási gyakoriságával. Ha azt is figyelembe vesszük, hogy Magyarországon a fűtés szempontjából figyelembe veendő napok száma kb. 220, és ebből átlagosan 200 nap átlaghőmérséklete nem alacsonyabb –5.5 °C-nál, akkor ebből érzékelhetjük, hogy a fűtési idény nagy részében működtethető egy soros/bivalens hőszivattyú a kiegészítő fűtés bekapcsolása nélkül is. Sőt, még egy magas hőmérsékletű radiátoros fűtésrendszerben is a teljes fűtési idény 75%-ában működhetne egyedül alternatív-bivalens kapcsolásban, alternatív/soros-­bivalens kapcsolásban pedig elvileg csak kb. 28 olyan nap maradna, amikor teljesen a kiegészítő fűtőkészülék látná el a fűtést. A mérlegeléskor azonban a műszaki lehetőségek mellett a gazdaságossági tényezőkkel is számolnunk kell.