Hőszivattyúzás

A hőszivattyú egy furcsa jószág, működésének megértéséhez szükséges néhány alkatrészt megismerni. A hőcserélőkön keresztül veszi fel és adja le az energiát az un. munkaközeg, ami hasonlatos mondjuk a PB gázhoz, csak nem éghető és nem mérgező. A hőcserélő egy olyan eszköz, amely szétválasztja a két oldalán levő közegeket, ám a hőenergiát át tudja adni. Jellemzően vékony, de nyomásálló fémfal választja el a közegeket, a fém jól vezeti a hőt, így alkalmas hőcserélőnek. A hőcserélő akkor jó, ha nagy a felület a két közeg között. A közegek lehetnek folyadékok, vagy gázok. A hőszivattyú gázkörét kell elválasztani a hőnyerő közegtől és a fűtési körtől is. Az energiatermelésben résztvevő közegek és a gázkör között nyomáskülönbség és anyag-különbség van, ezért kell elválasztani azokat. A gáz nyomása néhány bar-tól akár 30 bar-ig változhat, míg a fűtési (hőleadó) oldal 1,5 bar körüli nyomáson van, a hőnyerő oldal lehet légköri nyomáson, vagy 1 bar túlnyomáson attól függően, hogy milyen közegből nyerjük az energiát.
A kompresszor gyakorlatilag egy légsűrítő különlegesen jó hatásfokkal, bedobozolva egy nyomásálló tartályba. Mivel a gázkör zárt, a motor kenését olaj biztosítja, gyakorlatilag olajban áll a burkolatán belül.
Az expanziós szelep, másnéven fojtószelep, egy szabályozható apró nyílás, melyen átáramlik a langyos, folyékony halmazállapotú gáz. Ez a langyos folyadék, melynek nyomása nagy, ezen a kis nyíláson átjutva drasztikusan lehűl. Pont úgy, ahogyan a szifon-patron lehűl, amikor betekerjük a helyére, vagy amikor a gázgyújtót töltjük palackból. Tehát a nagynyomású térből alacsony-nyomású térbe áramolva lehűl.

Hideg folyadékká válik alacsony nyomással. Ezt a folyadékot el kell párologtatni ahhoz, hogy a kompresszorba kerülhessen, a kompresszor folyadékot nem tud sűríteni, csak gáznemű anyagot. A hőnyerő oldali hőcserélőben párolog el úgy, hogy a hőnyerő közeg melegíti fel, tehát itt jut az energia a rendszerbe. Ezért ennek a hőcserélőnek az a neve, hogy elpárologtató. Az elpárologtatóban gáz halmazállapotúvá válik a folyadék és ezt a gázt szívja be a kompresszor. Majd egy nagyságrenddel megnő a gáz nyomása, miközben az expanziós szelepen lejátszódott folyamat ellentéte jön létre, azaz az összenyomott gáz felforrósodik. A kompresszor működtetéséhez elektromos energia szükséges. A keletkezett forró gáz a másik hőcserélőbe jut és átadja a hőt a fűtési oldalon levő folyadéknak, a fűtővíznek. Ez a hasznos hőmennyiség a számunkra, tudunk vele fűteni, használati melegvizet előállítani. A forró gáz a hőátadás során lehűl, a lehűlő gáz folyadékká alakul, kondenzálódik, hasonlatosan, amint a pára lecsapódik a hideg felületekre. A neve ennek a hőcserélőnek kondenzátor. A kondenzálódott, lehűlt folyadék már száguld is az expanziós szelep felé, hogy hirtelen lehűlhessen. A gázkörfolyamat bezárult, az energiatermelés folyamatosan működik mindaddig, amíg a hőnyerő oldalon van energia, a hőleadó oldalon az energiát fel tudja venni a fűtőkör és persze van elektromos energia a kompresszor működtetéséhez. Ha a két oldalt felcseréljük, hűteni lehet a szerkezettel, ehhez kell még néhány szelep és készen van a hűtő-fűtő hőszivattyú, mely már el tudja látni egy épület alapvető energiaszükségletét. A hőcserélők folyadék-oldalán a közegeket szivattyúk szállí­tják, gondoskodva a folyamatos hőcseréről.
Ez elsőre soknak tűnik, átgondolva azonban leegyszerűsödik.
Most már tudjuk, hogyan is működik alapvetően, de hogyan néz ki valójában ez a szerkezet.
A hőnyerő oldal lehet levegő, élővíz, talajvíz, kútvíz, vagy földhő un. szondák, vagy talajkollektorok által kinyerve.
Az elnevezésük a hőnyerő oldal és a hőleadó oldal közegétől függ:
levegő-víz, víz-víz, levegő-levegő hőszivattyúk. Már sejtheti, hogy a levegő-levegő hőszivattyú a klímának nevezett készülék.
Egyes levegő-víz hőszivattyúkat légkazánnak titulálnak, bár a víz-víz hőszivattyúkat nem nevezik ví­zkazánnak
Működésének előfeltételei:
alacsony hőfokú fűtési rendszer – minél kisebb az előremenő hőfok, annál gazdaságosabban működik,
legyen megfelelő energiaforrás – a legjobb a felszíni víz, aztán a szonda, majd a talajkollektor, végül a levegő.
A hőszivattyúk önállóan igen buta készülékek, nem képesek a teljesítményüket változtatni, csak annyit tudnak, hogy működnek, vagy nem. attól lesznek okosak, hogy elektronikus vezérlőt kapnak, lesz “agyuk”. A kompresszorok induláskor nem kapnak elég olajat, mert álláskor az lecsurog, mint az autóban. Lassan-lassan elkopnak, ha percenként be-ki kapcsolgatjuk. Ezért ezt a kapcsolási számnak nevezett értéket alacsonyan kell tartani. A kapcsolási számot csökkenteni puffertároló beiktatásával lehet egyszerűen. Nem kell megijedni, mert egy kompresszor általában 80 000 beindítást visel el emlékeim szerint, tehát az élettartama igen hosszú.
A következő fontos szám a COP (Coefficient of performance), amely megmutatja, hogy egységnyi betáplált elektromos energiának hányszorosát képes előállítani a készülék. Ebbe nem számolják bele a rendszer működéséhez szükséges szivattyúk teljesítményét. Ha beleszámoljuk, akkor kapjuk meg a valóságos munkaszámot, ami 3-5 körüli. Ha az elektromos energia árát vesszük fegyelembe, kiderül, hogy nappali (normál) áramról járatva hőszivattyús rendszert, gázár alatti ümköltségek jönnek ki. Említsük meg itt a GEO-TARIFÁ-t és a H-tarifát is, ami még gazdaságosabbá teszi a gép működtetését, azzal, hogy olcsóbb, mint a normál áramtarifa.
Ezen felül gondoljuk végig azt is, hogy a hőszivattyú hűteni is tud, akkor a gáz és klíma berendezés házasí­tásával szemben alig kerül többe a beruházás egy új épület esetében.