A hőszivattyú működési elve

A hőszivattyú működéséhez a legfontosabb a hűtőközeg, amit a továbbiakban munkaközegnek fogunk nevezni. Lényeges tulajdonsága hogy a forráspontja alacsony hőmérsékleten van. Ha a kültéri levegőt vagy a talajvizet egy hőcserélőbe (elpárologtató) vezetjük, amelynek másik oldalán a munkaközeg kering, a munkaközeg elvonja az elpárolgásához szükséges hőt a vízből vagy a levegőből, és folyadék halmazállapotból gőz halmazállapotba megy át. A hőforrásként használt közeg (víz vagy levegő) eközben néhány fokkal lehűl. A gáz halmazállapotú munkaközeget egy kompresszor szívja el és sűríti össze. A nyomás növekedésével párhuzamosan a munkaközeg hőmérséklete is megnő, a munkaközeg magasabb hőmérsékletszintre lett „szivattyúzva”. A kompresszor működtetéséhez a STIEBEL ELTRON készülékeknél elektromos energia szükséges. Mivel a kompresszor hűtőközege maga az elszívott gáz, ez az energia nem veszteség, hanem a munkaközeggel együtt a fűtési hőcserélőbe (kondenzátorba) jut. Itt a munkaközeg a hőforrásból nyert és a kompresszor hajtásából kapott hőjét a fűtési rendszerben keringetett víznek adja át, miközben lecsapódik. Végül egy fojtószelepen keresztül, így csökkenő nyomással újból az elpárologtatóba jut vissza, ahol a körfolyamat elölről kezdődik.

Költség oldalról nézve a hőszivattyút olcsóbb üzemeltetni, mint a gáz- vagy olajkazánokat. A kezdeti beruházás általában magasabb, mint egy hagyományos fűtési rendszernél, de ez szerencsés esetben egy jól megépített rendszernél néhány év alatt megtérülhet.

A hőszivattyú elektromos árammal működik. Nem szükséges a gáz bekötése, nem kell kéménnyel vagy más füstgáz elvezető rendszerrel bajlódni. A fa és pellet tüzeléssel összehasonlítva nem szükséges raktárhelyiséget kialakítani a tüzelőnek. Az anyagi megtakarításon kívül ezek az előnyök tetemes adminisztrációtól is megkímélnek minket.

Környezetvédelmi szempontból az egyik legtisztább fűtési megoldás. A hőszivattyú a fűtési energia nagyobbik részét nem a hálózatból veszi, hanem a környezeti energiát hasznosítja. Amennyiben a hőszivattyú által fogyasztott áramot megújuló forrásból fedezzük (pl.: szél vagy napenergia), megvalósul a CO2 kibocsájtás mentes rendszer.

Három féle hőforrás áll a hőszivattyú rendelkezésére:

Talajhő

Levegő

Víz

Ezekben a forrásokban – néha ugyan közvetetten – a napenergia rejlik. A nem túl koncentrált forrásból a hőszivattyú segítségével nyerünk a fűtési rendszerben használható hőmérsékletű fűtő-közeget.

Azt, hogy egy adott épületben melyik hőforrást érdemes használni mindig egyedileg kell mérlegelni.

Az egyes hőforrások tulajdonságait az alábbiakban részletezzük:

Víz (talajvíz, rétegvíz):

A talajvíz a nap által sugárzott hőnek jó tárolója. A hőmérséklete még a leghidegebb téli időszakban is 7 – 12 ºC között van. Ebben van az előnye, mert a viszonylag magas hőforrás hőmérséklet révén a hőszivattyú jóságfoka egész évben kedvezően magas. Sajnos a talajvíz nem áll mindenütt a kívánt térfogatárammal rendelkezésre, de ott, ahol mégis, kifizetődő a hőjének a felhasználása. A talajvíz használathoz a hatóság (Vízügyi Felügyelőség) engedélye szükséges. A talajvizes hőszivattyúk esetén egy nyerő és egy nyelő (vagy adott esetben elszivárogtató) kutat kell létesíteni. A rendelkezésre álló talajvízről a hatóság adhat felvilágosítást. A víz/víz üzemű rendszereknél feltétlenül le kell választani egy hőcserélővel a hőforrás oldalt a hőszivattyús rendszer többi részétől. Ezzel elkerülhető, hogy a nagymennyiségű „frissvíz” szennyeződést halmozzon fel a hőszivattyú belsejében lévő elpárologtató hőcserélőben. Amíg a levegős vagy talajhős rendszerek legalább olyan üzembiztosak, mint a jól ismert gáz központi fűtések, addig ún. vizes rendszerek ki vannak szolgáltatva vízhozam és a vízminőség ingadozásának.

Levegő:

A nap által felmelegített levegő mindenhol rendelkezésre áll. A hőszivattyúk -20 ºC-ig önmagukban is elegendő hőteljesítményt tudnak a levegőből kivonni. A levegőnek, mint hőforrásnak a hátránya, hogy minél alacsonyabb a hőmérséklete, a fűtött háznak vagy lakásnak annál nagyobb fűtési hőteljesítményre van szüksége. Noha -20 ºC-ig lehetséges az igényelt fűtési hőteljesítményt a levegőből biztosítani, de a külső hőmérséklet csökkenésével a hőszivattyú jóságfoka romlik. Ezért célszerű gyakran egy második hőfejlesztőt is beépíteni, amely az év rövid hideg időszakaiban lép üzembe a fűtés kisegítése érdekében. Ennek a megoldásnak különösen nagy előnye, hogy a levegő-víz hőszivattyú esetén a hőszivattyú kisebb teljesítményű lehet.

Talajhő:

Már néhány méter mélységben a talajvízhez hasonlóan a talaj hőmérséklete is elegendően meleg ahhoz, hogy a hőszivattyút az itt összegyűjtött hővel gazdaságosan üzemeltetni lehessen.

Talaj kollektorral vagy talajszondával (geotermikus szondával) lehetséges kinyerni a hőt.

Ezekben zárt rendszerben víz-fagyálló keverék kering.

talajkollektor

1,2 – 1,5 méteres mélységben a talaj a tél közepén is elég meleg ahhoz, hogy hőforrásként használjuk. Követelmény azonban, hogy elegendően nagy telek álljon rendelkezésre egy olyan csőrendszer lefektetésére, amely a talajhőt megfelelő teljesítménnyel tudja a talajból felvenni. A kollektorok hőteljesítménye száraz homokos talaj esetén 10 – 15 W/m2, talajvízzel átitatott talaj esetén pedig 40 W/m2. A csövekben olyan környezetbarát fagyálló oldat áramlik, amelyik a talajhő-víz (geotermikus) hőszivattyúk üzemi hőmérsékletén nem fagy el, így a talajban felvett hőt a hőszivattyúhoz tudja szállítani. Ökölszabályként érvényes, hogy a talajkollektorral beborított terület két-háromszor akkora legyen, mint a fűtendő alapterület. Amennyiben elegendő nagyságú telek áll rendelkezésre, az kimeríthetetlen energiatartalékot és ideális üzemi körülményeket biztosít egy sole-víz (geotermikus) hőszivattyú számára.

talajszonda

Ha kicsi a telek, függőleges talajszonda(szondák) szükséges(ek), melyeket kb. 100 méter mélységig lehet a talajba fúrni. A szonda hurkosan végtelenített műanyag csövekből (vagy csőből) áll. Éppúgy, mint a talajkollektorok esetében, ebben is fagyálló-víz keverék folyadék cirkulál, mely a talajból a hőt a csövek falán keresztül veszi fel. A szondák teljesítménye méterenként 30 és 100 W között van. Hőszivattyútól és a talajviszonyoktól függően lehet több szondát egy hőszivattyúra csatlakoztatni. A szondákat az illetékes hatóságnál (bányakapitányság) engedélyeztetni kell.

Mindkét tarifa alkalmas hőszivattyú elektromos ellátására.

Ha hőszivattyús rendszer kiépítését tervezi, vagy már meglévő rendszerrel rendelkezik, érdemes ezeket a lehetőségeket kihasználni, mert így tovább csökkenthetőek az üzemeltetés költségei.

GEO tarifa

Jelenleg sajnos csak egyes áram szolgáltatóknál elérhető kedvezményes árszabású tarifa. Igényelhető újonnan telepített, vagy már meglévő rendszerekhez. A tarifa legfontosabb sajátosságai:

• Csak a hőszivattyú és annak beépített elemei üzemeltethetőek róla
• Az egész év során rendelkezésre áll
• Naponta 20 órán keresztül lehet vételezni, 2x2 óra "áramkimaradás" minden nap jelentkezik csúcsterhelés idején, mely területenként eltérő időpontot jelent. Ezért csak szakaszosan is biztonságosan üzemeltethető hőszivattyúk esetén érdemes választani (puffer tartály ajánlott)
• A mindenkori díjszabás változó, jelenleg 31,56 Ft/kWh a lakossági fogyasztóknak. (ELMÜ 2011 ősz)

"H" tarifa

Az ország egész területén igényelhető és elérhető kedvezményes árszabású tarifa. Használható újonnan telepített, vagy már meglévő rendszerekhez. A tarifa legfontosabb sajátosságai:

• Bármilyen megújuló energiaforrást hasznosító berendezés üzemeltethető róla, így hőszivattyú és a hozzá kapcsolódó szivattyúk is.
• Csak fűtési szezonban érhető el (október 15-e és április 15-e között) a kedvezményes árszabású villamos energia
• A fennmaradó időszakban (április 15-október 15 között) a berendezések normál árszabású villamos energiával üzemelnek.
• A nap 24 órájában elérhető, nincsenek holt időszakok, a berendezések folyamatosan üzemelnek (az átváltás nem jár hálózatról való lekapcsolódásról)
• A mindenkori kedvezményes díjszabás az adott területen elérhető "B" díjszabású (köznevén éjszakai áram) villamos energiáéval megegyező, vagy annál kismértékben kedvezőbb kb. 30 Ft/kWh (fűtési szezonban).

Mire kell figyelni a megfelelő tarifa kiválasztásánál?

Amennyiben hőszivattyúját csak fűtésre és melegvízkészítésre használja, úgy érdemes a "H" tarifát választania. A tapasztalatok alapján a nyári időszakban melegvízkészítéshez szükséges energia (hőszivattyú esetén) nem olyan jelentős.

Amennyiben az épület hűtését passzív módon (a hőszivattyú kompresszorának működése nélkül) kívánja megoldani, úgy szintén érdemes a "H" tarifát választania. Ez elsősorban a talajhővel üzemelő rendszerekre jellemző.

Levegős hőszivattyú esetén, ha az hűteni is fog, érdemesebb a GEO tarifát választani. Az üzemszünetek áthidalására ideális megoldás a puffertartály alkalmazása.

Mivel az oszág területének nagy részén jelenleg a GEO tarifa nem érhető el, sokaknak csak a "H" tarifa marad meg  lehetőségként.

Egy átlagos kristályos napelem az alábbi anyagokból ál:

Üveg                12,7 kg

Alumínium        3,6 kg

Szilícium           0,6 kg

Réz                  0,5 kg

Ezüst                0,02 kg

Ón                    0,03 kg

Ólom                0,04 kg

Különböző műanyagok:

EVA, PET, PE, PS      

                        2,1 kg

Ezek közül az ólóm, biztosan veszélyes a környezetre, de újrahasznosítható. Ugyanez elmondható egyes műanyagokról is. Maga a késztermék az alapanyag szempontjából semmikép sem nevezheztő a környezetre károsnak, hiszen az "életciklusa" 40-60 év. Ha egy napelem tönkremegy (pl.: viharkár) a forgalmazók és gyártók visszaveszik és ártalmatlanítják vagy újrahasznosítják.