VGF szaklap

Klíma vagy hőszivattyú?

| |  2264 | |

Klíma vagy hőszivattyú?

Manapság sokan keverik a két fogalmat, és valójában lehet is, hiába használja a szakma a megkülönböztetést. Az is érdekes, hogy a „valódi” hőszivattyút két irányból is megközelítették a fejlesztők. Érdemes tehát képbe jönni, hogy mi a levegő-levegő, illetve a levegő-víz hőszivattyú.

Levegő-levegő hőszivattyú

Előnye a viszonylag alacsony ár, az egyszerű felépítés, a gyors, hatékony működés. Kikapcsolás után viszont nem tárolja a meleget.

Tulajdonképpen az összes split rendszerű klímaberendezés ebbe a körbe tartozik. DX-es (közvetlen elpárolgású) berendezések, ez azt jelenti, hogy az elpárolgó vagy kondenzálódó hűtőközeg közvetlenül a levegővel cserél hőt. A kezelendő helyiség hőtartamának hatására a beltéri egységbe áramló folyadékállapotú hűtőközeg elpárolog, majd gőzállapotú közegként visszaáramlik a kompresszorba. A kompresszor villamos munka felhasználásával összesűríti és túlhevíti (magas hőmérsékletre emeli) a gőzállapotú közeget. A túlhevített gőz hőmérséklete lényegesen magasabb, mint a környezeté, innentől fogva létrejöhet a természetes hőáramlás a magasabbtól az alacsonyabb hőmérsékletű közeg felé, amelyet egy ventilátor is segít.

A kültéri egység hőcserélője egy rézcsőkötegre rápréselt sűrű alumíniumlamellázatból áll, ahol a lamellák feladata a hőátadó felület nagyságrendekkel való megnövelése. Az alacsony fordulatú, nagy átmérőjű ventilátor a légáramlást biztosítja a lamellákon keresztül, hiszen kényszeráramoltatás nélkül nem tudna létrejönni a hőcsere. A hőcserélőn átáramló forró hűtőközeggőz elveszíti túlhevítési hőjét, majd folyadékká alakul, végül túlhűl (utóhűtés). Innentől fogva a magas nyomású, folyadékállapotú közeg átmegy egy adagolószerven (kapilláriscső vagy adagolószelep), ahol nyomásesést szenved (kondenzációs nyomásról elpárolgási nyomásra). Ezután a csökkent nyomású folyadék beáramlik a beltéri egység csöveibe, ahol elpárolog, és elvonja a hőt a környezetből.

A beltéri egység ugyanúgy rézcsövekre préselt alumíniumlamellákkal készült, mint a kondenzátor, és ugyanúgy egy ventilátor idézi elő a megfelelő légáramlást. Az elpárolgott alacsony nyomású, hideg gőzöket a kompresszor visszaszívja, és a történet kezdődik elölről.

Hőszivattyús – tehát fűtési – üzemmódban a forró gőzök a beltéri egységben kondenzálódnak – adják le a hőjüket –, tehát fűtenek. A kültéri egység felületi hőmérsékletének alacsonyabbnak kell lennie a környezet hőmérsékleténél, hogy tudjon hőt felvenni. Ha a környezet 0 °C-os, belátható, hogy a lamellázatnak legalább –10 °C-osnak kell lennie, hogy megvalósuljon a hőfelvétel. Ez a hőmérséklet viszont magában rejti a hőcserélő lefagyásának lehetőségét, a levegőben lévő pára miatt, ezért időnként a hőcserélőt le kell olvasztani a körfolyamat megfordításának segítségével. Viszont a leolvasztási ciklus alatt a készülék nem tud fűteni a beltérben. A másik tényező, hogy minél alacsonyabb a környezeti hőmérséklet, annál nehézkesebb belőle kinyerni a megfelelő fűtő teljesítményt.

Levegő-víz hőszivattyúk

A berendezések hőforrása még mindig a levegő, a maga hátrányaival együtt, de a másodlagos kör már nem levegő, hanem folyadék. Ennek okán a másodlagos hőcserélő sem a megszokott lamellás hőcserélő, hanem vagy csőköteges, vagy lemezes hőcserélő. Miután folyadékot hűtünk vagy fűtünk, a fűtési és a hűtési funkció mellett még használati meleg víz (HMV) készítésére is használhatjuk a berendezést.

A kültéri egység semmiben sem különbözik egy hagyományos klímaberendezés kültéri egységétől, hiszen ugyanaz a feladata. Az igazi különbség a beltéri egységben keresendő. Ennek fő alkotóeleme a hűtőközeg-víz hőcserélő, amely lehet csőköteges vagy lemezes. A csőköteges hőcserélőt főleg a nagyobb teljesítménytartományoknál használják. Fizikai méreteit és tömegét tekintve sokkal nagyobb egy hasonló teljesítményű lemezes hőcserélőnél, viszont sokkal kevésbé kényes a szennyeződésekre. Miután bontható, esetleges elszennyeződés esetén szét lehet szedni, és lehetőség van a vegyszeres vagy mechanikai tisztításra.

Néhány szó az üzemeltetésről

Nagyon sokan beleesnek abba a hibába, hogy hagyományos radiátoros fűtéssel kombinálva, szigeteletlen, nagy hőveszteségű házakban kívánják használni a hőszivattyút, mondván, hogy ez úgyis egy csodaszer. Nem az; a fizika törvényeit megváltoztatni nem lehet.

Mi az alapvető probléma? A radiátoros fűtési rendszerek 55-60 °C-os előremenő vízhőmérsékletre lettek tervezve, ott tudják leadni névleges teljesítményüket. Ezzel szemben a hőszivattyú optimálisan 30-35 °C-os kilépő vízhőmérsékletre lett tervezve, itt tudja elérni az optimális COP (SCOP) értéket. Ha kilépünk ebből a tartományból, akkor a berendezés hatékonysága csökkenni fog az ígért értékhez képest. Ezzel az alacsony hőmérsékletű fűtővízzel viszont csak a felületfűtési (padló-, mennyezet- és falfűtési) rendszerek tudnak hatékonyan működni, megfelelő épületszigetelés és tökéletesen záródó, szigetelt nyílászárók mellett. Meg lehet emelni a hőszivattyúk kilépő vízhőmérsékletét akár 60 °C-ig is, de akkor az alábbi tényekkel kell szembenéznünk.

Hőszivattyús üzemmódban a berendezés egy vízhűtéses DX-es klímaberendezésként üzemel. Belátható, ha emeljük a fűtésoldalon a vízhőmérsékletet, akkor a kondenzációs hőmérséklet és vele együtt a nyomás is emelkedni fog, megváltozik a kompresszor nyomásaránya. A megemelkedett kondenzációs nyomásnak egyenes következménye lesz a kompresszor megemelkedett áramfelvétele, ezáltal mechanikus és termikus túlterhelődése. A megemelkedett áramfelvétel természetesen a megemelkedett villamosenergia-fogyasztásban fog manifesztálódni. Tehát leszögezhetjük, hogy a hőszivattyú leginkább alacsony hőmérsékletű felületfűtésben és -hűtésben hasznos igazán.

HőszivattyúKlíma