Gyakorlati tanácsok és esetek
Hőszivattyú >
Hőszivattyú működési elve
A hőszivattyú lényegesen különbözik a kazánoktól, hiszen azokban kémiai folyamatok – égés, azaz oxidáció – segítségével történik a hőtermelés. A kazánokban elégetett tüzelőanyag minden grammjáért fizetnünk kell, ráadásul nem minden energia hasznosul, hiszen mindig van veszteség ennél a folyamatnál.
A hőszivattyú sem működik ingyen, üzemeléséhez energiára – általában elektromos áramra - van szükség. Itt azonban a hasznosított energiának csak harmadát-hatodát kell kifizetni, hiszen a talajból, kútvízből és levegőből kinyert energiát a természet ingyenesen bocsátotta rendelkezésünkre.
A hőszivattyúkban egy különleges anyag – úgynevezett „munkaközeg” – kering. Ez az anyag kb. -40°C hőmérséklet alatt folyadék halmazállapotú, azt elérve pedig forrásnak indul, és halmazállapotot vált, vagyis gáz lesz belőle.
A hőszivattyú zárt rendszerében az alábbi folyamat zajlik le körforgás-szerűen:
Hőszivattyú működésének elvi ábrája
- Egy kompresszor a gáz halmazállapotú anyagot hirtelen összenyomja. Ezáltal az anyag hőmérséklete megnő. (Hasonló ok miatt melegszik fel a bicikli pumpa a kerék felfújása közben: a nyomás növekedése együtt jár a hőmérséklet növekedésével.)
- A forró gáz egy kondenzátoron halad keresztül, ahol szállított hőenergia egy részét – hőcserélő segítségével – átadja az épület fűtési vagy melegvíz előállító rendszerének. Eközben a gáz lehűl, lecsapódik, és folyékonnyá válik.
- A forró, folyékony munkaközeget ezután egy un. expanziós szelep segítségével hirtelen nagyobb átmérőjű csőbe vezetjük. A nagyobb térfogat miatt lecsökken a nyomás, így az anyag ettől erősen lehűl. (Ugyanez játszódik le szódavíz készítése közben, amikor a nagy nyomású széndioxidot tartalmazó patron tartalma a palackba áramlik, és ott kitágul, a patron annyira lehűl, hogy odafagy az ujjunk.)
- Az expanziós szelep utáni szakaszon a folyadék hőmérséklete alacsonyabb, mint a hőszivattyú hőnyerő oldalát képező külső levegő, kútvíz, vagy föld hőmérséklete. A munkaközeg egy másik hőcserélőn halad keresztül - ezt nevezik párologtatónak. Mivel a munkaközeg anyagának forráspontját meghaladja a környezet hőmérsékletét, az anyag gázneművé válik, tehát elpárolog. A párolgás folyamata hőt von el a levegőből, vízből, vagy földből, azokat lehűti, és gáz pedig felmelegedik.
- A kissé felmelegedett gázt a kompresszor újra magába szívja (ezért hőszivattyú a név), és újra összenyomja, tehát a fenti körforgás újra indul
COP fogalma
A hőszivattyú hatékonyságát a COP számmal lehet jellemezni. A rövidítés a Coefficient Of Performance kifejezésből származik, magyarul „Jósági tényező” vagy „Jóságfok” elnevezést is szoktak használni. A COP egy viszonyszám, azt fejezi ki, hogy a hőszivattyú egy egységnyi (kW) elektromos energia felhasználásával hány egységnyi (kW) hőenergiát állít elő. Minél nagyobb ez az érték, annál több hőenergiát kapunk ingyenesen a befektetett elektromos energiáért cserébe.
Az ábrán szemléltetett kútvizes hőszivattyú, a működéséhez felhasznált 1 kW elektromos energia segítségével 3,5 kW fűtéshez felhasználható hőenergiát állít elő, abban az esetben, ha a kútvíz éppen 0°C hőmérsékletű, a padlófűtéshez, pedig 35°C hőmérsékletű fűtővíz előállítására van szükség.
Ekkor ennek a hőszivattyúnak ebben a pillanatban a COP értéke 3,5 (3,5 kW / 1 kW)
A COP értéke erősen függ attól, hogy mekkora a hőmérséklet különbség a hőnyerő oldal (talaj, kútvíz, levegő) és a hőleadó oldal (padlófűtés, radiátoros fűtés, stb.) között. Minél nagyobb a hőmérséklet különbség, annál kisebb a hőszivattyú hatékonysága.
Tehát a COP érték egy elvi szám, és mindig a hőszivattyú működésének egy adott pillanatára vonatkozik, meghatározott hőmérséklet különbség esetén.
A valóságban a COP érték percről percre változik. Az egyes hőszivattyú típusok bemutatásánál (földes, vizes, levegős) szerepeltetjük az átlagos COP értékeket, melyek jelzik a várható energia termelő képesség nagyságrendjét.
Ha az ábrában a padlófűtés helyett radiátoros fűtés lenne, melynek működéséhez kb. 60°C hőmérsékletre kell a fűtővizet felmelegíteni, a hőszivattyú pillanatnyi COP értéke sokkal kisebb lenne.
A COP a hőszivattyúval előállított energia mennyiségére vonatkozik, a pénzben kimutatható megtakarításhoz össze kell hasonlítani azt, hogy egy másik típusú hőtermelő rendszerrel – például gázkazánnal - ugyanazt a hőenergiát milyen költséggel tudjuk előállítani. Ekkor már figyelembe kell venni a másik energiahordozó – gáz – aktuális egységárát és a hőszivattyú működtetéséhez felhasznál áram – geotarifa – egységárát, és a kazán hatásfokát is. Erre számítási példát az energia megtakarítás hőszivattyúval menüpontban mutatunk be.
6. Kérdés: Tisztelt Szakértő! Lakásunkba IDM 26 kwh teljesítményű hőszivattyú van telepítve...
Válasz:
Kedves József!
Az Ön által leírtak alapján valóban meglehetősen...