Fűtésrásegítés hőszivattyúval
2014/4. lapszám | Fördős Norbert | 14 651 |
Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Abban az esetben, ha minden tél olyan lenne, mint egy enyhébb szezonban, akkor – talán nem vitás – nagyobb kereslet lenne Magyarországon a levegő/víz hőszivattyúkra. A néha félreértelmezhető hirdetéseket figyelmen kívül hagyva, kizárólag a műszaki lehetőségekre összpontosítva azonban ma már számos olyan példa létezik, amelyekben ez a hőtermelő a mindennapos gyakorlatban még ideálisabban alkalmazható.
Amikor a fűtésrásegítésről esik szó, sokszor egyből a napkollektorra és (ha éppen van) az ahhoz kapcsolódó pályázati lehetőségekre asszociálunk. Hazánk alapvetően jó adottságokkal rendelkezik a napenergia hasznosítására, viszont ez az ingyenes környezeti energia nem csupán napkollektorok segítségével hasznosítható, ugyanis a napsugarak által felmelegített környezeti levegő a teljes fűtési szezon jelentős részében szinte kiapadhatatlan hőforrás.
A fűtésrásegítésre használt – kellően nagyméretű – kollektormező önmagában még nem elegendő az adott objektum teljes hőszükségletének fedezésére. Ráadásul „kényes” is, mert csak nagyon alacsony fűtési hőfoklépcsőre tervezett berendezések esetén ér valamit. Ha van tehát egy (vagy két) nagyobb felületű mezőnk, akkor a termelt hőt pufferelni is kell, így a kazánházban is nő a helyszükséglet, nem csak a tetőn. Ha jobban belegondolunk, mekkora beruházási, majd később karbantartási költséggel jár egy ilyen megoldás (a megtérülési időről nem is beszélve), akár el is gondolkodhatunk azon,érdemes-e belevágni. Természetesen vannak olyan esetek, amikor igen, de a magas hatásfokú napenergia-hasznosítás, illetve a fűtésrásegítés innovatív berendezése akár egy újgenerációs levegő/víz hőszivattyú is lehet.
Miért? Helyszükséglete és karbantartási igénye csekély, a környezeti levegő pedig korlátozás nélkül, mindig rendelkezésre áll (tehát a hőforrásoldal beruházási költsége 0 Ft). Egy már meglévő, gázkészülékkel kialakított fűtési rendszerbe pedig viszonylag könnyen integrálható, mert a kb. 55-63 °C előremenő fűtővíz-hőmérsékletet –10…0 °C között és még elfogadható COP-érték mellett tudja biztosítani. Ne feledkezzünk meg azonban arról sem, hogy a levegő/víz hőszivattyúk alapvetően hűtőgépek, és ezek sem képesek a fizikát „becsapni”. Azonos komfortszintet egy levegő/víz hőszivattyú például –10 és +10 °C között csak úgy tud tartani, ha a csökkenő környezeti léghőmérséklet mellett emeljük a munkára fordított energiát. Alapvetően gyártótól függ, hogy ez műszakilag milyen úton oldható meg, azonban a tisztán monovalens rendszer (amikor az egész éves fűtési hőszükség-letet a hőszivattyú önmagában, rásegítő fűtés nélkül fedezi) a magyarországi feltételek között még nem minden esetben alkalmazható.
Ehhez képest a monoenergikus és bivalens rendszereknél egyszerűbb a helyzet: egy monoenergikus berendezéssel számos feladat megoldható már, a bivalens felépítés pedig a meglévő, alapvetően gázfűtéses fűtési hőtermelővel kiépített kombinációk esetén igazán releváns. Az a kérdés tehát, hogy mikor és mekkora energiamennyiség kell a ház fűtéséhez, döntő befolyással van a hibridrendszer hatékonyságának megítélésére és a hőszivattyú működési idejére. A hőmérsékleti folyamatok egész éves figyelembevételével az 1. ábrán látható grafikon adódik.
A használati melegvíz-készítés konstans energiaigénye mellett világosan felismerhető az évszakok függvényében változó fűtési hőszükséglet. A piros görbe a megadott hőmérsékletek egész éves lefolyását mutatja, amelyet statisztikailag a különböző nappali hőmérsékletek alapján határoztunk meg. Abban az esetben, ha ezt a grafikont kiegészítjük az épület tervezési paramétereivel, világossá válik, hogy a hőszükséglet-számítás során megadott fűtési teljesítmény csak néhány, extrém hideg napon szükséges ahhoz, hogy az épületet a szükséges hőmérsékletre fűthessük.
Az év többi, döntő számú napján azonban a csekélyebb fűtési teljesítmény is bőven elegendő, így például 7,5 kW névleges fűtési hőszükséglet (–10 °C méretezési hőmérséklet mellett) jelentős mértékben egyedül is fedezhető hőszivattyúval a fűtési szezon döntő hányadában.
Mivel az éghajlati viszonyok régiónként eltérők, ennek figyelembevételével világosan látható annak befolyása már a tervezés során.
Ezen kívül a rendszer hatékonyságának megítélésében jelentős befolyással bír az épület szigeteltsége is: minél alacsonyabb a maximálisan szükséges fűtési teljesítmény, annál nagyobb az a hőmennyiség, ami a hőszivattyúval fedezhető.
Vegyünk erre egy tipikus, gyakorlati példát (2. ábra): újabb építésű családi ház meglévő, alacsonyabb fűtési hőfoklépcsőre (50/30 °C vagy maximum 60/40 °C) tervezett radiátoros és padlófűtési körrel. A két fűtési rendszer működési időben egymástól teljesen függetleníthető, mert a körök saját szivattyúval rendelkeznek (HK1-P – radiátor; HK2-P – padlókör, motoros keverőszeleppel: HK2). A direkt kör helyiségenkénti hőmérsékletszabályozását termosztatikus radiátorszelepek (10), a padlófűtésnél pedig egyedi szabályozók (pl. termoelektromos zónaszelepek [52]) szolgáltat(hat)ják.
Mindkét fűtőkör működtetőit és érzékelőit egyetlen modulba (13b) kell elektromosan bekötni, amely a közös eBUS kommunikáció szerves része, és amelyben természetesen helyet kapnak a direkt és kevert kör „referencia” helyiségének hőmérsékletszabályozói (13e és 13a) is. A gázüzemű kondenzációs fali hőtermelő (1) saját belső szivattyújával (2) és a viszszatérő ágban elhelyezett integrált motoros váltószelepével (38) önmagában is képes a fűtés és melegvíz-készítés hőszükségletének kiszolgálására, azonban a monoblokk rendszerű levegő/víz hőszivattyú (3) hozzákapcsolásával és a hibrid-menedzser funkció ellátására is alkalmas időjáráskövető szabályozó alkalmazásával teljesen automatikus, optimális költség- és hatékonyságalapú, modern fűtési rendszer építhető.
A mindenkori külső léghőmérsékletet az univerzális időjáráskövető rendszerszabályozó külső szenzora (16) méri. A lakótér referenciahelyiségeiben felszerelt szabályozók a parancsolt beltéri hőmérsékletet tartják (szobatermosztát-üzem), így a mért külső léghőmérséklet és a kívánt belső komfort alapján az öntanuló szabályozó rövid időn belül (pár felfűtés alatt) megtalálja azt az ideális jelleggörbe-beállítást, amely az adott pillanatban szükséges parancsolt fűtővíz-hőmérséklet (a VF1 érzékelőn mérve) eléréséhez kell. A hőtermelők – a szabályozáshoz hasonlóan – közös kommunikációs platformra hozhatók, ehhez a második hőtermelőbe (fali gázkészülék) csupán egy eBUS csatolókártya (13h) szükséges. Ennek köszönhetően a rendszerszabályozó – az előre megadott gáz- és áramár, valamint a hőtermelők hatékonysági indexe alapján – a parancsolt fűtővíz-hőmérséklet elé- réséhez könnyen meg tudja határozni azt, melyik hőtermelő működtetése az ideálisabb.
Fontos megemlíteni még, hogy a példában szereplő levegő/víz hőszivattyú kompresszora inverteres működésű, így a működéshez külön puffertárolót nem, csak egy minimálisan előírt folyadékmennyiséget és tömegáramot igényel. Ez a kritérium a hidraulikus váltóként is szolgáló, kis űrtartalmú (kb. 35 liter) puffertartállyal könnyen és egyszerűen biztosítható (93), amely kellő folyadékmennyiséggel bír a párologtató szükséges leolvasztáshoz, a fűtési rendszerből történő időszakos hőelvonás nélkül.
A kültéri egység 100%-os fagyvédelmét (pl. hosszabb áramszünet esetén) egy kompakt hőcserélő modul (92) szolgálja, így megfelelő töménységű glikol-víz keverékkel csak a primer és tárolótöltő-kört kell feltölteni.
Figyelmet érdemel még a használati melegvíztároló (5) is. Több olyan rendszer létezik, ahol a beruházás során korábban bivalens tárolót vásároltak a későbbi szolár bővítés reményében, de aztán ez – a pályázati lehetőségek elmaradása vagy egyszerűen pénzhiány miatt – elmaradt. Adott esetben a kollektormező „ellen” szólhat még, hogy ha csak 300 literes űrtartalmú bivalens tárolónk van, arra – az alsó csőkígyó felületének (1,6 m²) függvényében – nem érdemes 6-8 m²-nél nagyobb kollektormezőt kötni. Ráadásul minél nagyobb a mező felülete, tűző napsütésben annál nagyobb az esélye – nyomás alatt (tehát nem drainback) működő szolár berendezés esetén – a stagnálásnak.
Ez a rendszer alkotóelemein jelentős termikus terhelést okoz, ezen kívül gyorsabban romlik a hőhordozó közeg állaga. Sőt! Nagyon sok, korábban pályázati támogatásban részesült rendszer esetén „elfelejtették” méretezni a rendszert, így nincs, ami a termelt hőt felvegye, állandóan lefúj a biztonsági szelep, előtéttartályról nem is hallottak, a szolár tágulási tartály űrtartalma pedig kicsi.
Ott, ahol a szolár HMV-üzem előkészítése már megtörtént, de a fűtésrásegítésben levegő/víz hőszivattyúban gondolkodnak (mert a megrendelőt például eltántorították a hibásan telepített vagy rosszul működő, nyomás alatt működő szolár HMV-berendezések), még ha elsőre kicsit meglepően is hangzik, a melegvíz-készítés leghatékonyabb és legkomfortosabb módja bivalens melegvíztárolóval garantálható. Ilyenkor a hőszivattyú a tároló alsó csőkígyóján keresztül maximum 50 °C-ra melegíti elő a vizet (mérése az SP1 érzékelőn), így a hőszivattyútól elvárt előremenő hőmérséklet a használati melegvíz-készítés során sem lesz túl magas, ennek köszönhetően a hőszivattyú magas hatásfokkal üzemelhet.
Szükség esetén a víz a tároló felső csőkígyóján, az utánfűtő készülék segítségével a kívánt hőmérsékletre (18b) fűthető a gázkészülék időjáráskövető rendszerszabályozójának melegvíz-készítése alatt.
