Nemcsak a jövő energiája

Hőszivattyúk

A napjainkban épülő családi házak bekerülési költségeinek 30-40%-át az épületgépészeti rendszerek teszik ki. Ezek közül érdemes kiemelni a fűtési-hűtési rendszereket, amelyek gazdaságos vagy gazdaságtalan üzemeltetése az évek során folyamatosan jelentkező költség.

Az úgynevezett intelligens fűtési rendszerek az energiafelhasználásuk több mint 75%-t ingyenesen, a környezetből nyerik. Magyarországon – a legutóbbi felmérések szerint – a megújuló energiaforrásokat hasznosító épületgépészeti rendszerek aránya nem éri el a 4%-ot. Az intelligens, megújuló energiákat hasznosító épületgépészeti rendszerek csoportjához tartoznak a napkollektoros, használati melegvizet előállító és fűtésrásegítő, valamint a hőszivatytyús fűtési-hűtési rendszerek. Előbbiről részletesebben olvashatnak az Ezermester 2004/6. és a 2005/6. számában.

A hőszivattyú működési elve

A termodinamika II. főtétele szerint alacsonyabb hőmérsékletű közegből külső energia befektetése nélkül nem áramolhat hőenergia egy magasabb hőmérsékletű közegbe. Az a speciális berendezés, ami lehetővé teszi számunkra, hogy ezt mégis megtegyük, a hőszivattyú. Ilyen elven működik minden olyan gép, amely hidegebb helyről melegebb helyre közvetít hőenergiát, azaz hőszivattyúk dolgoznak a hűtőszekrényünkben, valamint a klímaberendezésekben is.
A hőszivattyú működésének alapja egy speciális „gázkeverék”, amely folyadék- és gázhalmazállapot-változásokon megy keresztül. A berendezés azt használja ki, hogy a folyadékok és gőzeik a rendszerben uralkodó nyomástól függően más-más hőmérsékleten párolognak el vagy csapódnak (kondenzálódnak) le. A hőszivattyú-rendszer egy körfolyamat, amelynek részei: a két hőcserélő, egy kompresszor, egy fojtószelep valamint az ezeket összekötő csővezetékek, amelyben a munkaközeg kering. Az egyik hőcserélő a lakás fűtővízkörével vagy HMV körével áll kapcsolatban, a másik pedig a talajban vagy a szabadban foglal helyet. A hideg oldali (talaj) hőcserélő előtt a folyékony halmazállapotban lévő munkaközeg nyomását egy nyomáscsökkentő szelep leejti kb. 5 barra. Ekkor a munkaközeg hevesen elpárolog, kb. 0 °C-ra lehűl, és a párolgáshoz szükséges hőt a hőcserélő másik oldalán átfolyó környezeti közegből (vízből, levegőből, termálvíz hulladékból, szennyvízből stb.) vonja el, annak lehűtésével.
A kb. 5 °C-ra felmelegedett munkaközeget a kompresszor elszívja, besűríti 15-25 bar nyomásra, amelytől a lecsapódó munkaközeg felmelegszik 40-60 °C-ra. A lecsapódásnál felszabadul az a hő, melyet a környezetből elvont, megnövelve a kompresszorba betáplált és hővé átalakult villamos energiával. Ezt a hőmennyiséget adja át a géphez kapcsolt fűtési rendszernek (pl. falfűtésben keringő víz), majd a folyamat ismétlődik újra és újra.
Amint látjuk a munkaközeg körfolyamatban történő mozgatását a kompresszor végzi, ami nem csak a gőz sűrítését, hanem a munkaközeg folyamatos áramoltatását is biztosítja. Ebből következik, hogy a hőenergia hidegebb helyről melegebb helyre történő áramoltatása nem ingyenes, ehhez külső energiát (a kompresszort hajtó energiát) kell igénybe venni. A kompresszor hajtása leggyakrabban villanymotorral történik, de adott esetben gázmotorral vagy gáz ill. gőzturbinás kompresszorral is megvalósítható.

A hőszivattyú jóságfoka

A különböző gépek hatásfokát egy egyszerű hányados adja, ahol a számlálóban a hasznosított energia szerepel, a nevezőben pedig a befektetett energia áll. A hőszivattyúnál annyiban más a helyzet, hogy itt a nevezőben a környezeti energia és a bevezetett energia összegének kellene állnia, ám mivel a környezeti energia ingyen van, a hatásfok érték számításból elhagyható. Annál is inkább, mivel ha benne marad, akkor a hatásfok százalékos értéke 100-hoz nagyon közelire jönne ki, és csak azt mutatná meg, hogy mennyi a berendezés házának hővesztesége, ami az értékeléshez kevés. A félreértéseket elkerülendő használják az ún. jóságfokot, ami a hasznos hőenergia értéke osztva a bevezetett mechanikus (pl. elektromos) energia értékével. Ez nem százalékos érték, és nem szigorúan vett hatásfok, de a hőszivattyúk egymás közötti értékeléséhez jól használható.

A hőszivattyús rendszerek csoportosítása

A hőforrás megválasztása a hőszivattyúk fűtési rendszerbe való betervezésének legfontosabb eleme, mert mind a beruházási, mind az üzemeltetési költséget jelentős mértékben befolyásolja. A hőszivattyús rendszereknél döntő többségben háromféle környezeti közeg jöhet számításba: levegő, talaj, talajvíz. Ezen kívül léteznek még egyéb hőforrások is, istállók meleg levegője, szennyvizek, melegvizű források, de a hőszivattyús rendszerek 95%-a a fenti három hőforrásra épül.
A levegő legnagyobb előnye, hogy mindenütt és gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll. A hőforrásként levegőt használó hőszivattyúk telepítése olyan helyeken célszerű, ahol a talaj minősége nem teszi lehetővé a földmunkák, fúrások elvégzését, pl. sziklás, gránitos területeken, hegyvidékeken.
A talajból kinyert hőt hasznosító berendezéseknek két fajtája használatos. Az egyik a talajkollektoros megoldás, amely nagy területű beruházások, ingatlanok esetén célszerű, ahol a kiemelt földterület a későbbiek folyamán feltöltésre kerül. Ebben az esetben 1,5-2 m mélyen egy ún. talajkollektor-mező kerül kialakításra, mely általában műanyag bevonatú rézcsövekből áll. Azokon a területeken, ahol a talaj lehetővé teszi furatok kialakítását, viszont nincs lehetőség nagyobb, összefüggő földterület kiemelésére, a talajszondás megoldás a járható út. A kivitelezések szempontjából az esetek 90%-ában ezt a megoldást szokták javasolni. Biztonságos, zárt rendszerben működő módszer, nem kíván nagy építési területet, nincs kitéve környezeti hatásoknak.
Végül essék szó a talajban található vízből kinyert hőt hasznosító berendezésekről. Ezeknek a telepítése olyan helyeken ésszerű, ahol a közelben vízpart, tó vagy folyó található. Hatásfok szempontjából minden kétséget kizáróan ez a rendszer a legjobb a felsoroltak közül. A víz/víz fűtőgép választásakor figyelni kell arra, hogy egyrészt rendelkezésre álló nyerőkút vízhozama legalább akkora legyen, mint a választott hőszivattyú névleges tömegárama, másrészt a vizet felhasználás után valahová el lehessen vezetni. A nyerőkútból kiemelt vizet célszerű a talajba, egy nyelőkútba visszajuttatni, hogy a talaj vízháztartása ne boruljon fel, mert a kiemelt és nem pótolt víz akár talajsüllyedést is okozhat.

Megéri-e hőszivattyút telepíteni?

A hőszivattyúkkal kapcsolatban két nyomósnak látszó ellenérv szokott felmerülni. Az első szerint a meghajtásához annyi elektromos energia szükséges, hogy ez a többlet felemészti a hőszivattyú által termelt hasznot. Ha összehasonlítjuk, hogy 100 kW hőtartalmú fosszilis energia eltüzelésével a különböző fűtőberendezések mennyi hasznos teljesítményt nyújtanak, látható, hogy míg egy olajkazán ~60 kWh, egy új gázkazán ~70-80 kWh, addig a legáltalánosabb, talajhőből dolgozó hőszivattyú ~120 kWh hasznos hőt termel. Mivel Magyarország gazdag termálvizekben, ez az érték a 200 kWh-t is elérheti. A hőszivattyúnál figyelembe vettük a villamos energia előállításánál keletkező veszteséget.
A másik kifogás, hogy csak olyan országokban éri meg a hőszivattyú alkalmazása, ahol a villamosenergiát olcsón, pl. vízierőművekkel állítják elő. Ha összehasonlítjuk a tüzelőanyagok árát és azok energiatartalmát, kiderül, hogy jelenleg hazánkban csak a földgáz versenyképes a hőszivattyúval. Olyan helyeken, ahol a földgázszolgáltatás még nincs kiépítve, a hőszivattyú a lehető legjobb megoldás. Amennyiben a jelenlegi nyomott ár emelkedik, a földgázzal ellátott területeken is gazdaságossá válhat a hőszivattyú használata. Hőszivattyús rendszerre való áttéréshez 2000 óta a háztartások is igénybe vehetik a kedvezményes kamatú lakás-felújítási hitelt. Aki komolyan gondolkozik egy ilyen rendszer kiépítésében, érdemes a további, éppen aktuális támogatásoknak is utánanéznie.

További érdekes cikkeinkről se maradsz le, ha követed az Ezermester Facebook oldalát, vagy előfizetsz a nyomtatott lapra, ahol folyamatosan újdonságokkal jelentkezünk!

Bérces Balázs


Szólj hozzá a cikkhez!

Be kell jelentkezned, hogy hozzászólhass a cikkekhez!
Ezermester, Facebook, vagy Google fiókkal is bejelentkezhetsz.

Az ősz lakossági energiahatékonysági pályázatokat hoz

Már szeptemberben megnyílnak az első lakossági energetikai pályázatok, melyek háztartási nagygépek cseréjét, fűtéskorszerűsítést és külső nyílászárók cseréjét támogatják majd.


Hogyan válasszuk ki a megfelelő kerti szivattyút?

Amikor kertek öntözése vagy hétvégi házak vízellátása kerül szóba, gyakran nem is gondolunk bele, hogy milyen szerteágazó feladat lehet egy vízellátó rendszer szivattyújának illetve az ahhoz...