Hőszivattyú működése, fontossága

A hőszivattyú a környezet energiájának hasznosítására szolgáló berendezés, amellyel lehet hűteni, fűteni és meleg vizet előállítani. A rendszer a működtetésére használt energiát nem közvetlenül alakítja hővé, hanem külső energia segítségével a föld, a víz és a levegő által eltárolt napenergiat hasznosítva a hőt magasabb hőfokszintre emeli.

A hő szállításához folyamatosan elektromos energiát kell a rendszerbe táplálni. Hatékonyságát az ún. munkaszámmal (COP – coefficient of performance) jellemezhetjük, ami azt mutatja, hogy a hőszivattyú által leadott hasznos hőteljesítmény hányszorosa a működtetéshez felhasznált teljesítménynek. Ez azonban a hőforrás hőmérsékletváltozásával az év folyamán változhat, ezért a berendezés teljesítményéről pontosabb képet ad az egy évre vonatkozó energiaszám. Ez általában 3 és 5 közötti érték, azaz 1 egység villamos energiával 3-5 egység hőenergiát állíthatunk elő. (Szemben az elektromos fűtéssel, ahol egy egység villamos energiával egy egység hőenergiát kapunk.)

A hőszivattyú előnyei:

•     egész évben képes közvetett módon a napenergiát kiaknázni, a környezetben eltárolt energiát hasznosítja;
•     általa alacsony hőmérsékletű hőforrásokból is kinyerhető hő, valamint hulladékhőt hasznosíthatunk;
•     ha a fűtést teljes egészében a hőszivattyú végzi (monovalens rendszer), nincs szükség kéményre; a helyszínen nincs károsanyag-kibocsátás.

A hőszivattyú működése
 


 (Forrás: Wikipedia)


Két hőcserélőt egy körvezeték köt össze.
Egy kompresszor a csővezetékben olyan munkaközeget keringet, melynek igen alacsony a forráspontja, csak nagy nyomás alatt cseppfolyósodik. A hideg oldali hőcserélő előtt a folyékony halmazállapotban lévő munkaközeg nyomását egy nyomáscsökkentő szelep leejti 1,7 bar-ra. Ekkor a munkaközeg hevesen elpárolog, -2°C-ra lehűl és a párolgáshoz szükséges hőt a hőcserélő másik oldalán átfolyó környezeti közegből (jelen esetben levegőből, de lehet vízből, termálvíz hulladékból. szennyvízből, stb.) vonja el, annak lehűtésével.

A 3 °C-ra felmelegedett munkaközeget a kompresszor elszívja, besűríti 13,5 bar nyomásra, melytől a lecsapódó munkaközeg felmelegszik 73,5°C-ra. A lecsapódásnál felszabadul az a hő, melyet a környezetből elvont, megnövelve a kompresszorba betáplált és hővé átalakult energiával. Mindezt az energiát a másik hőcserélőn áthaladva átadja a fűtési rendszerben keringő fűtőközegnek.

A hőszivattyúk általában elektromos vagy gázmotor segítségével működnek, de léteznek a kettőt kombináló berendezések is. A hőszivattyú által előállított hőenergia állandó fűtést, hűtést és meleg vizet biztosít számunkra. Egyaránt alkalmazható padló-, fal- és légfűtéses rendszerekhez.
A hőszivattyú használható mezőgazdasági vagy akár ipari méretekben is.

A hőszivattyú előnyei:

•     csökkenti a fűtésköltséget,
•     olcsóbb hűtés,
•     olcsóbb melegvíz-előállítás,
•     alacsony fenntartási költség,
•     nincs szükség kéményre,
•     biztonságos, tiszta és környezetbarát,
•     kis helyigényű,
•     hosszú távú befektetés, ami mindenképpen megtérül.

Hőforrás szerinti csoportosítás:

1. Talaj

•     alajkollektoros rendszer
•     talajszondás rendszer
•     geotermikus berendezés

2. Masszív abszorber (betonépítmény)
A beton jól vezeti a hőt, tömege pedig alkalmas a hő tárolására. Segít a levegő, talaj, esővíz hőjének átvételében, a napsugárzást közvetlenül is hasznosíthatja.

3. Talajvíz
A talajvíz állandó hőmérséklete (7°C-12°C) és jó hővezető képessége révén ideális  hőforrás.

4. Levegő:
A külső, illetve az elhasznált levegő is lehet hőforrás.

5. Hulladékhő:
Számításba jöhet hőforrásként a szennyvíz, az elhasznált termálvíz.