Hőszivattyú működése – egy energiahatékony fűtési-hűtési rendszer alapjai
Publikálás dátuma - 2024.09.09.
Energiahatékonyság, környezettudatosság, praktikum: a hőszivattyúk működése több szempontból is forradalmasította a fűtő-hűtő rendszerek piacát. Az innovatív technológia szerint üzemelő konstrukciók egy rendkívüli, három az egyben megoldásként az év minden napján rendelkezésre állnak, mert a fűtésen és a hűtésen felül a használati melegvíz előállításában is segítséget nyújtanak.
Legyen szó költséghatékonyságról, a bolygó védelméről vagy egy tudatos életvitel kialakításáról, a hőszivattyúkkal maximális mértékben modernizálhatja otthonát. Amennyiben szeretne alaposabban is elmerülni a részletekben, cikkünkben részletesen tájékozódhat.
Górcső alá vesszük:
- a hőszivattyúk működési elveit,
- a berendezések eltérő típusait,
- a SCOP-érték jelentőségét,
miközben a Stiebel-Eltron legkiválóbb készülékeit is bemutatjuk.
A hőszivattyú működésének hátterében
A hőszivattyú egy olyan innovatív technológiával tervezett rendszer, amely az otthona fűtésére, hűtésére és a használati melegvíz-előállítására is alkalmas. Energiát nyer ki a környezetéből - készüléktípus szerint a levegőből, a vízből vagy a talajból -, majd azt szállítja az egyik helyről a másikra, egy speciális közegen keresztül.
Működési elve a hűtőszekrényével hasonló, csak épp az inverz változata. Amíg a hűtő a belsejében lévő hőenergiát vonja ki és juttatja el a külső környezetébe, addig a hőszivattyú pontosan az ellenkezőjét csinálja – a külső közegéből nyert hőt használja fel az épület fűtésére.
Összegezve, a hőszivattyú működése a hőenergia-előállítás szempontjából írja felül a hagyományos fűtési rendszerek üzemelését, nem pedig a hőelosztás szerint. Ebben a kontextusban a fosszilis tüzelőanyag elégetését a hűtőközeg elpárolgása jelenti.
Részletes működési elv lépésről lépésre
A hőszivattyú az üzemelése során egy alacsonyabb hőmérsékletű közegből szerzi meg a szükséges hőt, majd azt szállítja tovább egy magasabb hőmérsékletű helyre. Mindez egy négylépéses folyamat alatt történik, amelynek része a párologtatás, a sűrítés, a cseppfolyósítás és az adagolás.
Párologtatás
A hőszivattyú működésekor a folyamat első fázisa az elpárologtató tartályban megy végbe. Ezen a ponton a készülék hűtőközege alacsony nyomású, alacsony hőmérsékletű és folyékony halmazállapotú (általában speciális gázokból áll össze), amelynek halmazállapota a hőmérséklet- és nyomásváltozás hatására megváltozik, majd elpárolog.
Sűrítés
A sűrítés fázisban a rendszer kompresszora játssza a főszerepet. Az ekkor már gáz halmazállapotú hűtőközeget összenyomja - ha úgy tetszik - összepréseli, amelynek így a hőmérséklete és a nyomása is tovább növekszik, tehát felmelegszik.
Cseppfolyósítás
A párologtatás és sűrítés hatására egy immáron sűrített és hevített hűtőközeg (gáz) áll a rendelkezésre, amely egy újabb hőcserélőbe, a kondenzátorba kerül. A hőcsere hatására ekkor a fűtési rendszer már közvetlenül hozzájut az előállított hőhöz. A gáz halmazállapotban lévő hűtőközeg a hőleadás alatt visszahűl és lecsapódik, így újra folyékonnyá válik.
Adagolás
Az újfent folyékony hűtőközeg ezek után a készülék expanziós szelepén halad át, hogy eljusson a rendszer külső egységébe, az alacsony nyomású oldalra. A folyamat gyakorlatilag ezen a ponton ér véget, és indul újra ciklikusan.
A hőnyerő közeg jelentősége, avagy a hőszivattyú működése készüléktípusonként
Mint az többször említésre került, a hőszivattyú a környezetéből kinyert hőenergiával működik. Ilyenformán hőnyerőközeg lehet a levegő, a víz és a talaj. Az, hogy a rendszer melyik hőnyerőközeget használja fel a működése forrásaként, a hőszivattyú típusát is meghatározza.
Ennek köszönhetően viszonylag egyszerű megkülönböztetni az eltérő modelleket, mert a nevük már előrevetíti a sajátos működési elvüket is.
Ilyen módon léteznek:
Hőnyerőközegük miatt telepítési folyamataik és hatékonysági fokuk* is más, amelynek legfőbb tudnivalóit a következő bekezdésekben részletezzük.
*A hőszivattyúk hatékonysági fokát, más néven jósági fokát a SCOP-érték (az angol Seasonal Coefficient of Performance kifejezés rövidítése) jelöli. Teljesítmény-együtthatóként is hivatkoznak rá, amely megmutatja, hogy egy hőszivattyú egy egységnyi (1 kW) elektromos áramból hány egységnyi hőenergiát képes előállítani egy szezon alatt. Minél magasabb SCOP-érték van feltüntetve a készüléken, annál hatékonyabb működésre képes.
Levegő-víz hőszivattyú működése
A hőszivattyúk egyik legközkedveltebb típusai a levegő-víz típusú rendszerek, amelyek értelemszerűen a környezeti levegőből vonják ki a működésükhöz szükséges hőenergiát.
Népszerűségüket elsősorban annak köszönhetik, hogy ár-érték arányban az egyik legvonzóbb lehetőséget kínálják egy aránylag jónak számító SCOP-érték (4-5) mellett. Másrészt a telepítésük is rendkívül egyszerű folyamat, mert a földrajzi adottságoktól függetlenül bárhol el lehet őket helyezni, nincs szükség hozzájuk plusz alkatrészekre, és az otthon átalakítására sem.
Legnagyobb hátrányuk, hogy az összes készülék közül, ezek a változatok a leginkább érzékenyek a szélsőséges időjárásra, de a legtöbb -25-28 °C-ig így is remekül funkcionál.
Víz-víz hőszivattyú működése
Amennyiben energiahatékonysági vagy anyagi szempontból vizsgálódunk, a hőszivattyú-piramis csúcsán a víz-víz hőszivattyúk állnak.
Egyrészt, a SCOP-érték itt már 5-7 közötti tartományon belül van, amelyből egyenesen következik, hogy minden helyzetben nagyszerű teljesítmény mellett üzemel. Másrészt, a talajvízből nyeri ki a hőenergiát, amelynek állandó 8-12 °C-os hőmérséklete mindig ideális fűtési/hűtési lehetőséget biztosít.
Nehézség, hogy ebben az esetben már két fúrt kút kialakítására is áldozni kell, amely nem csekély többletköltséget jelent. Így egy nyerő kút (amelyből szivattyúzzák) és egy elnyelő kút (amelybe visszavezetik a vizet) kerül kiépítésre. A vízhozamot hosszútávon biztosítani kell, továbbá fontos a vízszűrők rendszeres ellenőrzése.
Talajhő-víz hőszivattyú működése
A talajhő-víz típusú rendszereket geotermikus hőszivattyúknak is nevezik.
Ezek a készülékek a földfelszínben lévő geotermikus energia felhasználásával üzemelnek, így a kinti hőmérséklettől függetlenül is stabilan működnek; 5-6 közötti SCOP-értékük a középmezőnyt célozza. Ezért energiahatékonysági szempontból egyáltalán nincs rájuk panasz, a nagyobb fejtörést ezúttal is a telepítéssel járó plusz teendők és kiadások jelentik.
Az energiahasznosításhoz talajkollektorokat vagy szondákat kell elhelyezni a földnek abba a rétegébe, amely a hőnyerőközegként funkcionál.
A STIEBEL ELTRON termékpalettában az összes hőszivattyútípus fellelhető, amelyek ár-érték arány szerint is változatos lehetőségeket kínálnak. Kedvenc modelljeink között említhetjük a HPA-O 07.1 CS Premium levegő-víz típusú rendszert és a HPG-I 08 DCS Premium víz-víz alapú készüléket.
Mindkettő termék három az egyben kiszerelésben - egy fűtő, hűtő és melegvíz-előállító megoldásként - kombinálja a kényelmet és a funkciót. Közös nevezőjük még az inverteres technológia, amelynek köszönhetően időről időre fűtési energiaköltségeket takaríthat meg. Akármelyik rendszer is ragadja meg a figyelmét, igény esetén mindkettő összekapcsolható az otthoni hálózattal, így okostelefonon keresztül is vezérelhető.
A levegő-víz hőszivattyú intelligens készüléktervezése további extra funkciókat is ígér: az egyébként is alacsony működési zajszintje éjszakai üzemmódban (Silent Mode) még tovább csökkenthető.
Összegzés
A hőszivattyúk rendkívül hatékony és környezetbarát fűtési megoldások, amelyek jelentős energia- és költségmegtakarítást kínálnak. Az eltérő típusok, mint a levegő-víz, víz-víz és talajhő-víz rendszerek különböző igényekhez és környezeti feltételekhez alkalmazkodnak, így mindenki számára más és más modell lehet az ideális választás.
A STIEBEL ELTRON széles körű kínálatában Ön is megtalálhatja az igényeinek leginkább megfelelő készüléket; szakértő kollégáink segítenek a döntésben. Válassza a STIEBEL ELTRON szolgáltatását, válassza a minőséget!