• English
  • Deutsch
  • Magyar
Tiszta energia Tiszta haszon

Hőszivattyúk

Mi is az hőszivattyú?

A hőszivattyú a környezet energiáját hasznosító berendezés, amely a hűtőszekrény elvén alapul, de nem az elpárologtatóval elvont, hanem a kondenzátorban leadott hőmennyiséget hasznosítja (Környezet- és Természetvédelmi Lexikon, 2002). Télen fűtésre, nyáron hűtésre, légkondicionálásra használható, illetve használati melegvíz előállítására is alkalmas. A működtetésére felhasznált energiát nem közvetlenül alakítja hővé, hanem a külső energia segítségével a hőt az alacsonyabb hőfokszintről egy magasabb hőfokszintre emeli. A hőforrása lehet a külső levegő, egy folyó vagy tó vize, kutak vizének vagy a talajnak a hőtartalma, vagy ipari hulladékhő.

Ajánlatot kérek!

Működésének alapja, hogy egy alacsonyabb hőmérsékletű közegből (például a külső levegőből) mechanikai munka segítségével hőt szállít egy magasabb hőmérsékletű közegbe (például egy lakásba). Nyáron, amikor hűtésre van szükség, a szállítási irányt kell csak megváltoztatni, akkor a melegebb lakásból vonja ki a hőt, és a kültérbe adja le. Elvi alapja a termodinamika második főtétele, amely szerint „nem lehetséges olyan körfolyamat, amelynek eredménye az, hogy egy hőtartályból felvett hővel egyenlő értékű munkavégzés történjék”. Azaz a hidegebb test nem adhat át hőt a melegebb testnek, a hő magától csak a melegebb helyről a hidegebbre mehet át: így egyenlítődnek ki a hőmérséklet-különbségek (Holics, 1998). A hőszivattyú a fordítottját csinálja: mechanikai munka befektetésével hőt termel, a hőtermeléshez pedig olyan hőmérséklet-különbséget hoz létre, amelynél az alacsonyabb hőmérsékletet a környezet, a nagyobb hőmérsékletet pedig a hasznosítható hő határozza meg (Komlós et. al, 2007). A Carnot-féle termodinamikai körfolyamatot is meg kell említeni, mivel ez írja le a hőszivattyúk elméleti működését. Holics (1998) szerint „a reverzibilis Carnot-körfolyamat hatásfoka független a folyamatot végző munkaközeg anyagi minőségétől és a gép szerkezetétől, csak a hőátadó test T1 és a hőátvevő test T2 hőmérsékletének függvénye”. Ideális körülmények esetén, a minimális és a maximális hőmérsékletek között végbemenő reverzibilis körfolyamatok közül ennek hatásfoka (munkaszám, COP) a legnagyobb. Azaz azonos hőmérséklet eléréséhez ez a körfolyamat emészti fel a legkevesebb energiát.

Carnot-féle termodinamikai körfolyamat

A hő szállításához folyamatosan elektromos energiát kell a rendszerbe táplálni, ez jelenti a munkát. Hatékonyságát az ún. munkaszámmal (COP=Coefficient of performance) jellemezhetjük, ez ami azt mutatja meg, hogy a hőszivattyú által leadott hasznos hőteljesítmény hányszorosa a működtetéshez felhasznált hajtási teljesítménynek. Ez az arányszám az év folyamán változhat a hőforrás hőmérsékletének változásával, ezért az egy évre vonatkozó energiaszám (SPF = Seasonal Performance Factor: éves munkaszám) pontosabb képet ad a hőszivattyú teljesítményéről. Ez elsősorban attól függ, hogy mekkora hőmérsékletkülönbséget kell áthidalni (a hőforrás és a fűtési előremenő hőmérséklet különbsége), általában 3,0 -5,0 közötti érték, tehát egy-egység villamos energiával három-öt egység hőenergiát állíthatunk elő. (szemben az elektromos fűtéssel, ahol egy egység villamos energiával egy-egység hőenergiát kapunk.)

A gyakorlati COP általában 4-5 közötti érték, tehát egy egység villamos energiával 4-5 egység hőenergiát állíthatunk elő (Tóth, 2008). Ez az elméleti értéknek a 45-65%-a, de a technika, főleg a kompresszorok fejlesztésének köszönhetően ez állandóan javul (az közelmúlt terméke például a csavar- vagy scroll-kompresszor, amely 20-30%-kal növelte a hatásfokot a dugattyús kompresszorokhoz képest).

Ajánlatot kérek!