Víz-víz hőszivattyú elve

A hasznosítható energia szempontjából a Víz-Víz hőszivattyúk a legoptimálisabbak, a legtöbb hőenergiát állítják elő ugyanazon befektett elektromos energiából az összes hőszivattyú típus közül. Ennek oka a viszonylag magas talajvíz hőmérséklet, amely nem változik jelentős mértékben a téli hónapokban sem. A Víz-Víz hőszivattyúk telepítéséhez két kútra van szükségünk egy nyerő és egy nyelő kútra. Ezek távolsága minimum 15 méter kell legyen. Fontos, hogy a nyelő kút vízhozama folytonosan tudja biztosítani a hőszivattyú működését, ugyanis a kút elapadása esetén a hőszivattyú nem üzemel. Lehetőség van próba fúrás végzésére, amellyel megállapítható a kútvíz minőség, szükséges e valamilyen szűrő elhelyezése, milyen minőségű hőcserélő kell az adott vízhez.

Víz-víz hőszivattyú előnyei:

1. legmagasabb COP : 5-7 (W10 – 10 C fokos vízhőmérsékleten mérve)
2. állandó COP biztosítása
3. passzív hűtés kialakításának lehetősége
4. nem szükséges alternatív fűtési rendszer

Víz-víz hőszivattyú hátrányai:

1. nagy mennyiségű vizet igényel
2. jelentős munkálatok, hosszú előkészítést igényel
3. kút elapadása esetén nem működik

forrás: www.acrux.hu

Magas “COP” értékű hőszivattyú készülékek, amelyek a magyarországi geotermikus hőnyerési lehetőségeknek a leginkább megfelelnek!

Jellemzői:

• Kis méret.
• Nagy mennyiségű meleg víz előállítás magas hőfokon 55-60C!
• Karbantartás mentes
• Maximális kimenő fűtővíz hőmérséklet 52 C
• Szabadon választható melegvíz hőcserélő és keringető szivattyú
• Megfordítható körfolyamat, aktív hűtés

Alkalmazási leírás

Alkalmas: családi és tömbházak, intézmények, hotelek fűtésére/hűtésére, használati melegvíz ellátására, valamint úszómedencék, mezőgazdasági létesítmények, fóliák gazdaságos fűtésére.

Alkalmazható hőleadók: padló-, falfűtés, fan-coil, bizonyos korlátokkal radiátor.

Alkalmazható nyitott és zárt kollektoros hőnyerési mód esetén. Cégünk  a vertikális telepítésű zárt kollektoros megoldást helyezi előtérbe a magasabb COP értékek, az üzembiztonság, telepíthetőség elérése érdekében.

Felépítés, jellemzők, műszaki paraméterek

Meglévő minősítés
CSA 748,CSA 446,CE

Garancia
2 év általános, 5 év kompresszor garancia!
Vertikális föld kollektorokra 10 év garancia.

Teljesítmény adatok
Wec-35-HACW; – Wec-350 -HACW
ec-150-HAC-Wec-800- HAC

forrás: www.geowatt.hu

Hőszivattyú működési elve

Egy olyan hőcserélő berendezésről van szó, amely egy bizonyos folyékony, vagy légnemű, vagy szilárd közeg hőjének elvonásával, átadásával, hőcserélős rendszer, vagy rendszereken keresztül bejuttatjuk abba a központi fűtési rendszerbe, amely a lakás fűtőellátását végzi.

A hőcserélő is némi magyarázatra szorul: ez egy olyan berendezés, ahol két közeg – ami lehet folyadék-folyadék, folyadék-levegő, vagy levegő-levegő, egy jó hővezetésű fém elválasztó berendezés-falon keresztül, az egyik közeg átadja a hőjét a másiknak.

Valójában a hagyományos fűtőtestek, radiátorok is egyfajta hőcserélők, hiszen a melegvíz, vagy forró gőz hőjét adják át a levegőnek, amit utána melegként érzékelünk.

Azonos fajtájú közegek esetén eredményesebb a hőátadás. pl. a folyadék-folyadék közti hőátadás, egy jó hővezető réz-anyagú felületen át sokkal hatékonyabb, mivel a folyadékoknak nagyobb a hőkapacitása, nagyobb az energiatároló, energiaszállító képessége és ezáltal a felvevő képessége is.

Amikor folyadék adja át a hőjét a levegőnek sokkal nagyobb hőátadó felületre van szükség, mint amikor folyadék folyadéknak.

A ma reklámozott hőszivattyúknál a hőforrás elsődleges közege általában a talaj, a föld geotermikus hője. Ezt vagy vízszintes talajkollektorral, azaz vízszintes csőhálózattal próbálják kinyerni, vagy függőlegesen lefúrt kutakba helyezett szondákkal.
A vízszintes elhelyezésnél legalább 1,5-2 méteres mélységbe kell elhelyezni a csöveket azért, hogy a külső változó hőmérséklet minél kisebb hatással legyen a hőcserélő rendszerre, azaz ne rontsa le a hatásfokát, az energiatermelő minőségét.

A hőszivattyút szokták egy fordított elven működő hűtőgépnek is tekinteni, hiszen a lejátszódó folyamat hasonló.
Két csőhálózati kört kell elképzelni, melyek egymásba vannak “fonódva”.
Miközben valamekkora energiabevitellel az egyik csőhálózat közegét egy hőcserélőn át mozgatjuk, ez – miközben lehűl – átadja a hőjét a másik csőhálózat közegének, miközben az felmelegszik.

A nyereség mindenképpen előáll, csak az a kérdés, hogy milyen áron?

Tekintettel arra, hogy a folyamat működtetéséhez szükséges villanyáramot kb. 98 %-ban szénerőművekben és atomerőművekben állítják elő, ezért közvetett környezetszennyezést hajtunk végre.
Továbbá a rendszernek és az elemeinek az előállításához szükséges energiafelhasználásról se feledkezzünk meg.

Beszélnünk kell a jósági tényezőről (COP-érték) is, ami a rendszerek működési elvétől és működtetési módjától függően többféle lehet.

A jósági tényező megmutatja, hogy 1 energia-egység elektromos áram felhasználásával hány energia-egység hőenergiát lehet nyerni a berendezéssel.

A jósági tényező értéke nemcsak a rendszer fajtájától, hanem a nyernikívánt közeghőmérséklettől is függ. Ha alacsonyabb hőmérsékletű közeg elérése a cél, akkor hatékonyabban tud működni a rendszer, azaz a jósági tényező magasabb.

Magyarázat konkrét példával: ha valaki egy meglévő radiátoros rendszert szeretne ellátni egy hőszivattyúval, akkor kb. 60-70 °C-os (vagy magasabb) előremenő vízhőmérsékletet kellene előállítania a hőszivattyúval. A hőszivattyú pl. a talajközeg hőmérsékletét, mondjuk 15 °C-ról 13°C-ra hűti le, amely nagyon kis hőmérséklet különbség, azaz nagyon kis energiapotenciál különbséget is jelent. Ebből a ksi energiahozamból, 60-70 °C-os közeget, nagyon nehezen, vagy nagyon nagy elektromos energiabefektetéssel tud csak a hőszivattyú előállítani. (Egyébként ez szinte a működési határuk is!)

Sokkal gazdaságosabb egy alacsony hőmérsékletű fűtési rendszert megtáplálni, pl. egy padlófűtést vagy egy légfűtést, mivel ott kb. 30-35 °C-os előremeneő vízhőmérséklettel lehet már fűteni. Az alacsonyabb hőmérsékletű közeget a hőszivattyú könnyebben tudja előállítani, mint a magasabbat, ezért gazdaságosabban működtethető.

Sajnos a radiátoros klasszikus központi fűtési rendszerek úgy lettek méretezve, hogy 60-90 °C-os előremenő vízhőmérséklet esetén lesznek képesek fűteni, ezekbe a 30-35 °C-os vízhőmérséklettel valószínűleg nem érnénk el a célt, a rendszer átalakítása nélkül. (Esetleg csak egy drasztikus hőszigetelés javítással!)

Néhány szót a hatékonyságról:

1. típusú rendszer
Levegő-víz hőcserélő (hőszivattyú), de van aki “levegőkazán” fantázianévvel látta el.
Ez a kültéri levegő néhány fokos lehűtéséből nyeri ki a hőenergiát és melegvizet állít elő. Nagyon sok légköbmétert kell átmozgatni a hőcserélőn, hogy érdemi meleggel tudjon szolgálni lakásunk fűtéséhez. A jósági tényezője a külső levegőhőmérséklet függvényében változó, 0°C fölötti külső levegőhőmérséklet esetén jobb, akár 2-3 a jósági tényező, míg -5°C alatt 1-2 közé esik, ami majdnem elektromos energiával való fűtést jelent.

2. típusú rendszer
Víz-víz hőcserélő, azaz víz lehűtésével nyerhető ki belőle melegvíz. Tehát valahonnan nyerem az állandó hőmérsékletű vizet, amit lehűtök és kinyerem belőle a hőenergiát. De honnan nyerhetem az állandó hőmérsékletű vizet? Pl. talajvízben (talajban) álló talajszondákból, vagy nagyobb víztömegű tóból, patakból, folyóból. Valójában a természetes vízközeg hőátadása közben egy hőcserélődés játszódik le, de ebben az esetben egy passzív hőátadódásról van szó, azaz a közeg keringtetésén kívül nem avatkozunk be semmivel. Tekintettel arra, hogy a talajban a hőmérséklet – nagyobb mélységben – szinte állandónak tekinthető, ezért a kültéri léghőmérséklet nem befolyásolja a jósági tényezőt tehát jól számítható az energianyereség az előre méretezett rendszerrel. Egy tónál már más a helyzet. Csak nagyobb mélységben, fagyásszint alatt működtethető és természetes vízi adottság csak kevés helyen létezik.
A talajszondás rendszereknél két hőcsere folyik, egy talaj-víz és egy víz-víz hőcsere, ezért kicsit kedvezőtlenebb. (COP=3-5), mint a víz-víz hőcsere esetén (COP=4-6).

(A talajszondás rendszerek terjednek inkább.)

3. típusú rendszer
Levegő-levegő hőcserélő
Levegőből nyeri és közvetlenül levegőt melegít fel, egyfajta légfűtés.
Kisebb teljesítményű, a kültéri léghőmérséklettől függő működtetési-gazdaságossági korlátokkal (COP=1-3). (Tudtommal Ausztriában népszerű berendezések.)

Néhány szót a költségekről:

Senkinek se legyenek illúziói. Beruházásilag drága szinte minden olyan rendszer, ami teljesen kiválthatja a megszokott földgáz alapú fűtési rendszereket (sajnos). Ezért gondolom, hogy állami beavatkozás nélkül széles körben nem fognak elterjedni.
Az árakról. Egy kisebb családi ház – amit az átlagosnál jobban hőszigeteltek – 80-150 m2-rel, talajszondás (geotermikus) hőszivattyús fűtéssel való ellátása kb. 5-6 millió Ft-nál kezdődik. Ez függ a tényleges hőveszteség, azaz a hőenergia pótlás mértékétől, a talaj keménységétől a fúrási körülményektől. Ebből kb. 2 MFt a fúrás költség és 3-4 MFt a rendszer és a gép költsége.
Ahhoz, hogy hatékonyan tudjuk működtetni, még lehet, hogy a fűtési rendszert is át kell alakítani alacsony hőmérsékletűre, ami további kiadást jelenthet.

Több minta projektnél bemutatnak tökéletes ereményeket produkáló mintarendszereket, passzív házakat, de a beruházási költségről vagy nem szólnak, vagy nagyot “hazudnak”, megtévesztve ezáltal a hallgatóságot. Így csak félinformációkat kap a gyanútlan tervezgető felhasználó és illúziókban ringatja magát.

Ökológia értelemben ha a hőszivattyúk által elfogyasztott villamos energiát megújuló energiaforrásból tudjuk előállítani, akkor lehetünk 100 %-ban környezetbarátok. Addig is csökkentjük a környezetszennyezést vele, de nem hiszem, hogy ez az elsődleges lehetőség arra, hogy valaki energiát takarítson meg a beruházási költségeket is tekintve. Ha majd a hőszivattyús rendszerek megtérülése 5-10 év közötti lesz, és az elektromos áramtól való kiszolgáltatottságot lehet csökkenteni, akkor lehet hosszú távú biztonságos alternatívaként emlegetni, de ez állami beavatkozás, szabályozás nélkül a közel jövőben valószínűleg nem történik meg.

Véleményem szerint ma a legfontosabb olyan passzív szerkezetek beépítése, mint a vastag hőszigetelés, jobb légzárású és hőszigetelő üvegezésű nyílászárók (nem elfelejtve egyidejűleg a szellőzés megoldását sem!), valamint olyan tervezési irányelvek érvényesítése, amelyekkel aktív működési energia befektetés nélkül is energia megtakarítás érhető el.

Darabos Balázs rovata (darabosbalazs.virtus.hu)

A Natea típusú hőszivattyúk teljesen zárt rendszerében zöld minősítést kapott és magas energetikai hozamú hőátadó közeg – R410A – kering, ami garantálja az optimális energiahasznosítást.

A hőszivattyú külső kollektor körei 80 cm mélyen a föld alatt, vízszintesen, egyfajta hálót alkotva kerülnek lefektetésre.

A kollektor hálózat a hőszivattyún keresztül csatlakozik a belső padlófűtéshez amiben szintén a magas energetikai hozamú hőátadó közeg kering.

A rendszer egyedi struktúrája következtében a hőszivattyúban nincs hőcserélő, így a Natea rendszerekkel kimagasló hatásfokú alternatív fűtési rendszerek hozhatóak létre.

A Natea típusú hőszivattyúk telepítését főként új építésű, most épülő házakhoz ajánljuk. Mint minden Sofath termék esetében, ezek a hőszivattyúk is szerelhetőek háztartási melegvízkészítéssel és hűtési opciókkal is.

A Natea termékcsalád kimagasló hatásfokkal rendelkezik, és egyszerű felépítése következtében szinte karbantartás nélkül üzemel.

hőszivattyú pro és kontra

Ha nincs telepített gáz ellátó rendszer, akkor hőszivattyú az egyik olyan fűtési (és ne feledjük hűtési) megoldás, amelyhez a legtöbb reményt fűzik a szakemberek. A hőszivattyúval szemben ugyanakkor egyelőre idegenkedés tapasztalható. Az egyik ellenvetés szerint a hőszivattyú nem megújuló energiaforrás, mert meghajtásához elektromos vagy más energia szükséges, többet vesztünk a réven, mint nyerünk a vámon. Csak hogy értsük miért is – azért mert 1 egységnyi villamosenergia előállításához jelenleg 3 egységnyi gázt égetnek el.

A hőszivattyú pártján állók ezzel szemben azt hangoztatják, hogy kétszer, háromszor annyi hasznos energiát tud leadni, mint bármely más hőtermelő technika. A másik kifogás, hogy nem olcsó a technológia és a hőszivattyús hőtermelés sem gazdaságos. Tény, hogy a legolcsóbb hőszivattyú ára is meghaladja a fél millió forintot. Az is tény, hogy egy ilyen olcsó berendezés pedig egyáltalán nem biztos, hogy megéri az árát, révén hogy az ún. COP értékek az alcsony áraknál bizony igen gyengék. Az üzemeltetést tekintve viszont csak a vezetékes gáz versenyképes a hőszivattyúval. További kérdés, hogy érdemes-e a viszonylag drága gépet, kutat, szerelést beruházni. A mai gázárral szemben egy átlagos 90-10 nm2 családi ház esetében tényleg nem. De ahol nincs vezetékes gáz, az ország háztartásainak 30 százalékánál, vagy új lakóház építésénél, már megfontolandó. Számítások szerint egy 100 négyzetméteres ház éves fűtési költsége földgázzal meghaladja a százezer forintot, szénnel ennél jóval több, éjszakai áramot használva pedig akár ennek a kétszerese is lehet. A hőszivattyúval ezzel szemben évente 100 ezer forint alatt maradhat a fűtés éves számlája

A környezetből vonja el az energiát

Lényegében nem különbözik egy háztartási hűtőszekrénytől. A hűtőszekrény a beléhelyezett ételt lehűti, vagyis kivonja a hőtartalmát, és azt a hátán vagy alján lévő hőcserélő segítségével kisugározza a környezetbe. A hőszivattyú ugyanezzel a szerkezettel ezt fordítva csinálja. A környezetet hűti le, a kinyert energiával pedig fűteni, melegíteni lehet. A hőszivattyú két hőcserélőt tartalmaz, melyeket egy csővezeték köt össze. A vezetékben egy sajátos munkaközeget keringet a kompresszor. Korábban freont használtak erre a célra, a légköri ózonpajzs kímélése végett ma már különböző, veszélytelen, nem mérgező, nem robbanó gázkeverékeket alkalmaznak.

Ezt a vitairatot még folytatjuk!

felhasznált irodalom: tolnainepujsag.hu

geotermikus hőszivattyú működési séma

A magyarországi geotermikus hőszivattyú apostolaként számon tartott Fodor Zoltán Úr alapos tanulmányát tesszük e helyütt közzé. Ebben a tanulmányban a kedves érdeklődő bővebb felvilágosítást kap olyan fogalmakról mint: COP érték, hőszivattyú hatásfok, alkalmazási területek, stb.
Kellemes olvasást!

A “Magyar Épületgépészetben” megtisztelő módon rendelkezésemre álló információ közlési lehetőséget szeretném arra felhasználni, hogy bemutassam Önöknek a geotermikus hőszivattyúk széleskörű felhasználásának lehetőségeit, értelmét, s a felhasználás buktatóit.

Bemutatom Önöknek azt az alkalmazási metódust – hőnyerési mód, rendszer tervezés – valamint azt a készüléktípust, amely elemzéseink szerint a mi földtani viszonyaink között a legjobb évi átlagos COP értéket biztosítja a hőszivattyúk alkalmazásakor, valamint kitérek a készülékfejlesztés további lehetőségeire.

Ezen írásom alapját az okt.19.-i Debreceni Tudományos ülésszakon tartott előadásom anyaga adja.

Ismereteim szerint a szakmában is megfogalmazott ellenérv a hőszivattyús rendszerekkel szemben, hogy elektromos energiát használnak fűtésre, hűtésre és HMV előállításra, s a rendszerek alacsony átlagos COP értéke nem hozza meg a kívánt energia megtakarítást és az elvárható környezetvédelmi előnyt.

Ezen írásommal szeretnék hozzájárulni a hőszivattyúkkal kapcsolatos kép árnyalásához. Nem értek egyet azzal a nézettel sem, amely azt hangoztatja – teljesen mindegy, hogy a hőszivattyús rendszerek milyen COP értékkel működnek, lényeg a helyi károsanyag kibocsátás „0” értékre csökkentése.

Véleményem szerint, nekünk mérnököknek mindent meg kell tennünk annak érdekében, hogy adottságainkat legoptimálisabban kihasználó legmagasabb évi COP értéket biztosító hőszivattyús rendszereket építsünk, amely így a lehető legnagyobb primer energia megtakarítást, s ezzel összhangban a legnagyobb környezetvédelmi előnyt biztosítja.

Az alkalmazott hőnyerési mód

A magyarországi viszonyokra installált geotermikus hőszivattyús rendszer kialakításánál a rendelkezésemre álló számítógépes szoftverekkel elemzéseket végeztem a különféle hőnyerési módok alkalmazhatóságát illetően.

Legfőbb szempontként jelentkezett ennél az elemzésnél:

* az évi átlagos COP érték maximalizálása
* az üzembiztonság
* megvalósíthatóság

Az elemzés konklúziója, hogy a fenti feltételek együttes érvényesítésének a magyarországi geotermikus adottságaink figyelembe vételével a vertikális zárt hurkú rendszerek tudnak a legjobban eleget tenni.

A vertikális zárt hurkú rendszerek sikeres – magas évi átlagos COP érték – alkalmazhatóságának két lényeges paramétere a geotermikus gradiens, valamint az átlagos talaj konduktivitás.

A kárpát medence, de különösen Magyarország területe alatt a földkéreg az átlagosnál vékonyabb, s ezért hazánk adottságai az említett paramétereket illetően igen kedvezőek.

A föld belsejéből kifelé irányuló hőáram (a gradiens és talaj konduktivitás szorzata) átlagos értéke 90-100 mWatt/m2 ami mintegy kétszerese a kontinentális átlagnak!

Amint az alábbi ábrából is látszik, Magyarországon belül is a legjobb adottságú terület a Dél-Alföldi régióval megegyező terület, de az európai átlaghoz képest mindenhol jobb lehetőségekkel rendelkezünk a zárt kollektoros földhő hasznosítást illetően.

Magyarország geotermikus térképe

A fenti megállapításom a vertikális zárt hurkú rendszerek alkalmazhatóságára vonatkozóan nem zárja ki azt, hogy minden projektnél meg kell vizsgálni, a helyi adottságok figyelembe vételével, egyéb esetlegesen kedvezőbb hőnyerési mód alkalmazhatóságát. (hulladékhő, nyíltvíz közelsége, pozitív kút megléte, stb).
Geotermikus hőszivattyúk
Az újgenerációs hőszivattyúknál alkalmazott kompresszorok jellemzői

A spirál kompresszorokkal 1905-ben Francia mérnök Jean Creux kezdett el foglalkozni. A technológia fejletlensége miatt a működő prototípusnak várnia kellett a század II. feléig.

A háború utáni években kifejlesztett nagy precizitású gépi szerszámok tették lehetővé ezen spirál kompresszorok(lásd.:2.ábra) sorozatgyártásának megvalósítását.

hőszivattyú tanulmány 2. ábra

Ezen kompresszorok működési elve alapvetően különbözik a hagyományos dugattyús kompresszorokétól. Ennek következtében számos előnye van mind működésben, mind szerkezetében, mind funkciójában.

A spirál kompresszorok megjelenése radikális áttörést jelent a technológiában, ami jelentősen megváltoztatta a hőszivattyúk szerkezetét teljesítményét és élettartamát.

-Mindezen tényezők együttesen azt jelentik, hogy a scroll kompresszorok jelentős javulást jelentenek az energia szállítás hatásfokában a hagyományos dugattyús kompresszorokhoz képest.

Az alábbi 3.ábra alapján látható, hogy a COP érték 15-25%-al növekedett a hajtómotor teljesítmény függvényében, amely a hőszivattyús technikát alapjaiban változtatta meg.

hőszivattyú tanulmány 3. ábra

Geotermikus hőszivattyúk jellemzői

Közepes, illetve magas hőfokszintre tervezett készülékek, ami azt jelenti, hogy (-90C)-(+100C) közötti elpárologtatási hőmérsékleteken dolgoznak.
Jellemzőjük a lehető legkisebb hűtőközeg/folyadék hőmérséklet különbség kialakítása mind az elpárologtató, mind a kondenzátor oldalon, amely ezzel a COP értéket jelentősen növeli (lásd.:4.ábra).

hőszivattyú - 4. ábra

A folyadék-víz geotermikus hőszivattyúkhoz a fentiek miatt koaxiális kondenzátorokat és elpárologtatókat fejlesztettek ki amelyekkel lehetővé vált a hűtőközeg/folyadék hőmérséklet különbség minimalizálása. Az új hőszivattyús fejlesztések azonban a lemezes elpárologtatóknál és kondenzátoroknál is beindultak, s már található a piacon olyan lemezes kondenzátor és elpárologtató (reverzibilis rendszerhez is) amely képes minimalizálni a hőmérséklet különbséget, sőt a kilépő fűtővíz hőmérséklet pár C-al magasabb lehet, mint a kondenzátorból kilépő hűtőközeg hőmérséklete.

A valóságban a hőszivattyúk megítélése, az adott feladatra történő kiválasztása a felhasználó részéről majdnem lehetetlen. Tapasztalataim alapján neves európai gyártók a készülékeik adott hőfokszinthez tartozó COP értékeinek megadásakor a kompresszorok elméleti értékeit tüntetik fel, s nem a mért laboratóriumi értékeket! A készülékek energetikai jósági foka azonban – megítélésem szerint – sok esetben kívánnivalót hagy maga után. Jól látható a legegyszerűbb kivitelre való törekvés, amelynek következménye a szívó, -nyomó és folyadékvezetékek keresztmetszetének minimalizálása, amelyek jelentős energetikai veszteséget okoznak a készülék működésében, főleg a részterhelések időszakában, amikor a tömegáramok növekednek a rendszerben. Emiatt az évi átlagos COP értékek közel sem úgy alakulnak, mint az elméletileg elvárható lenne.

A megoldás a tesztlaboratóriumi eredmények bemutatása, esetleg magyarországi elvégzése lehetne, a készülékek teljes működési tartományára vonatkozóan. Ennek lehetőségét a hazai földhő hőszivattyús szervezet megalakulása jelenthetné.
A készülékfejlesztés lehetőségei, az évi átlagos COP érték alakulása

Az elmúlt években egyes kompresszorgyártóknál megindult a fejlesztés a speciális hőszivattyús kompresszorok kifejlesztésére, melynek következtében az elmúlt évben megjelent a speciálisan hőszivattyús alkalmazásra szánt gőzbefecskendezéses kompresszorcsalád.
Az elvi séma (lásd.:5.ábra) alapján látható, hogy a kompresszor külön gőzcsonkkal rendelkezik. A gőzképzést a rendszerbe illesztett ekonomizerel, valamint a működtetéséhez szükséges expanziós szeleppel oldják meg.

5. ábra

Jellemzője:

* -Az eddigi átlagos max.100C-os elpárologtatási hőmérséklet 150C-ra emelkedett, s a földhő hasznosításra jellemző (+20C)-(-90C) hőfokszinten 64-650C-fok kondenzációs hőmérséklet érhető el.
* -Jobb teljesítmény. A teljesítmény javulását a rendszerben levő entalpia növelésével éri el, s nem a tömegáram növelésével.
* -Megnövelt COP érték. A hatásfok növekszik annak a ténynek köszönhetően, hogy a leadott teljesítmény növekedése nagyobb, mint a kompresszor által felvett teljesítmény növekedése.
* -Előnyös költség és energiafogyasztás. Ezen kompresszorokkal szerelt hőszivattyúkkal lehetővé válik radiátoros rendszerek üzemeltetése is.
* Az alábbi ábrák (lásd.:6-7.ábra) egy ilyen kompresszorral valamint új fejlesztésű lemezes elpárologtatóval és kondenzátorral szerelt geotermikus hőszivattyúval elérhető évi COP értékét ábrázolja.

6. ábra

A gyári kalkulációs program budapesti küls? légh?mérsékleti adatokkal dolgozik. Az energiafelhasználás „kompenzált” ami azt jelenti, hogy a mindenkori kondenzációs h?mérséklet a küls? h?mérséklet függvényében változik.

A beállított paraméterek:

* 480C-os max.kilépő fűtővíz hőmérséklet
* 120C-os fűtési határhőmérséklet
* 3,10C-os kondenzátor oldali hőmérséklet különbség
* 6,00C-os elpárologtató oldali hőmérséklet különbség
* 3,50C-os átlagos talajból feljövő vízhőmérséklet

A fenti paraméterek jól megválasztott elpárologtatóval, és kondenzátorral megvalósíthatók.

Ezen paraméterekkel, kompenzált energia felhasználás alkalmazásával egy 0/350C –on (elpárologtató/kondenzátor h?mérséklet) 13 kW fűtési teljesítményű reverzibilis hőszivattyúval – vertikális zárt hurkú hőnyerési mód alkalmazásával – elérhető az évi átlagos COP=5,14 érték (lásd.:7.ábra).

Ez a lehetőség alapjaiban változtathatja meg a hőszivattyúk alkalmazhatóságát és energetikai megítélését!

Az említett évi átlagos COP érték megvalósulása csak egy lehetőség, amely függ a rendszer szabályozásától, a fűtési rendszer pontos tervezésétől, és a felhasználói magatartástól.

7. ábra

Zárt hurkú rendszerek tervezési metódusa

Az adott típusú geotermikus hőszivattyúhoz szükséges földkollektorok hosszának megállapítása, a hidraulikai paraméterek kiszámítása a fűtés és hűtéstechnikai ismereteken túl geológiai ismereteket is feltételez, valamint olyan számítási metódust amely tapasztalatokon kísérleteken alapul.

A szoftveres tervezés – amely figyelembe veszi:

* A talajból kivett évi hőmennyiség (kWh) nagyságát
* A geotermikus gradiens helyi értékét
* A talaj átlagos hővezetési tényezőjét
* A kollektor rendszer paramétereit(csőminőség, méret, furatátmérő, távtartók, kollektor távolság, tömedékelés, mélység)
* A tervezett évi átlagos COP értékét
* Az átlagos külső hőmérsékleti viszonyokat
* Lehetővé teszi, hogy a vertikális zárt hurkú rendszereket biztonsággal tervezni lehessen, s a tervezési határok között ne forduljon elő a talaj túlhűlése és a rendszer leállása

A tervezés lényeges sajátossága, hogy a tervezés alapjául a talajból kivett évi energiamennyiség (kWh) szolgál, s nem a gázkazános rendszereknél megszokott csúcsteljesítmény (kW) szükségletet kell csupán meghatározni. A tervezési eltérés azzal magyarázható, hogy a talajban a hő teljes visszapótlása viszonylag lassú folyamat, heteket, hónapokat vesz igénybe.

Amennyiben tehát a talajból egy fűtési szezonon belül lényegesen több energiát veszünk ki, mint a tervezett, a talaj folyamatosan hűl, romlik az évi átlagos COP érték, s durva esetben a túlhűlés a rendszer leállásához vezethet.

A fentiek alapján tehát egy épület évi fűtési energiafogyasztásának pontos meghatározása lényegi befolyásoló hatással van a rendszer évi átlagos COP értékére!

Emiatt az új épületeknél el?írt energia audit lényeges segítséget jelent a hőszivattyús rendszerek tervezőinek.

Végezetül meg kell említenem a felhasználói magatartást, amely mint előzőekben említettem szintén jelentős hatással lehet az évi átlagos COP érték alakulására.

A belső hőmérsékletek tervezettől tartósan eltérő – növelt – értékei jelentősen növelik a talajból kiveendő évi energia mennyiséget, s a tervezettől eltérő érték maga után vonja az évi átlagos COP érték változását!

A fentiek alapján látható, hogy a lehetősége mind technikai, mind technológiai, mind tervezési oldalról megvan annak, hogy határozottan gazdaságos hőszivattyús rendszereket építsünk ki, de ehhez mind tervezői, mind kivitelezői, s nem utolsó sorban felhasználói oldalról meg kell ismerni a rendszer sajátosságait, s ennek alapján maximálisan kihasználni a rendszer adta lehetőségeket.

Fodor Zoltán
Okl.gépészm.,épületgépészm.

G-1/04-039-2000 Ép.gép.vez.tervező
G-B-16/04-039-2000 Megújuló energia hasznosítási szakértő
forrás: geowatt.hu