Geotermikus hőszivattyúk fajtái
Az 1976-ban megkezdett, a bekötésre előkészített, elektromos üzemű kompresszorral működő hőszivattyúkra vonatkozó szabványosítás, a DIN 8900, jelenleg az Európai Szabványtervezet szerint készül DIN EN 255. Mindkét szabvány rögzíti a hőforrások/hasznos hőhordozók elnevezését. Így a következő típusokat különböztetik meg:
Meleg vizes fűtésnél:
- levegő/folyadék hőszivattyú
- folyadék/folyadék hőszivattyú
Meleg levegős fűtésnél:
- levegő/levegő hőszivattyú
- folyadék/levegő hőszivattyú
Levegő/folyadék hőszivattyúk
Levegő/folyadék hőszivattyúk esetében a hőforrás a kültéri levegő, a hasznos hőhordozó pedig víz. A külső levegőt egy ventilátor szívja be, az az elpárologtatóban felmelegszik és egy kis távolságra ismét kifújjuk a szabadba. A hűtőközeg gőze egy kettős cső kondenzátumban lecsapódik és a lecsapódáskor felszabadult hőt átadja a fűtővíznek. A fűtéshez alkalmazható padló- vagy falfűtés, radiátorfűtés és fan-coil.
A hőszivattyú fűtőteljesítménye annál alacsonyabb, minél hidegebb van. A teljesítménytényező csökkenő hőmérsékletnél egyre kisebb lesz, az elektromos teljesítményszükséglet nagyobb és a hőszivattyú pedig drágább. A fűtőberendezést ezért lehetőleg alacsony kondenzációs, illetve fűtési középhőmérséklettel kell üzemeltetni. Legtöbb esetben a hőszivattyú teljesítményét úgy korlátozzák, hogy a hőigényt csak 3-5°C külső hőmérsékletig biztosítsa. Alacsonyabb hőmérsékletnél egy kiegészítő hőforrás szükséges. Például gáz, olaj, folyékony gáz, éjszakaiáram-tároló stb. A levegő/folyadék hőszivattyúk COP értéke 2-3,5 között van. Ha az épületen belül az elpárologtató nagy levegő-keresztmetszete nem biztosítható, akkor az elpárologtatót a szabadban kell elhelyezni. Így megkülönböztetünk beltéri és kültéri telepítést.
Azt hogy melyik megoldást célszerű választani a következő szempontok alapján dönthetjük el:
- A beltéri telepítés helyigénye.
- A zajhatás.
- A külső csővezeték hossza és elhelyezési lehetőségei.
- A környező növényzet hatása, amennyiben a leveleket, magokat, terméseket a fűtőgép ventilátora beszívja, azok eltömíthetik az apróbordás levegő hőcserélőt.
A levegő/folyadék hőszivattyú kültéri elhelyezése (AERMEC AN és AERMEC ANZ, AERMEC SRP)
A kültéri telepítés általában egyszerűbb és olcsóbb kivitelezést eredményez, kivéve, ha a hőszivattyút és a házat nehezen összekötő vezetékpárt túl hosszan, és nehezen ásható talajba fektetik. A hőveszteség és a fagyveszély miatt a vezetékeket felszínen vezetni nem szabad.
A kültéri telepítésnél a következőket kell figyelembe venni:
- A távolság a hőszivattyú és a puffertartály között a hőveszteség és fagyveszély miatt a lehető legrövidebb legyen.
- A hőszivattyú zaja lehetőleg ne zavarja a környezetében lakó embereket.
- A hőszivattyút csak megfelelő alapozásra szabad felállítani.
- A hőszivattyútól a házig a vezetékpárt hőszigetelő védőcsőben kell vezetni.
- A hőszivattyún normál üzemben és leolvasztáskor keletkező kondenzátum elvezetéséről gondoskodni kell.
- A levegőáramlás a hőszivattyún akadálymentes legyen.
- A hőszivattyún ne lépjen fel hidraulikus rövidzár, azaz a kifújt levegőt ne szívhassa be újra.
- A hozzáférési lehetőség a szereléshez és karban tartáshoz biztosítandó.
- A hőszivattyú a csővezetéken való rezgés elkerülés érdekében rugalmas, flexibilis csövekkel csatlakozzon a házba vezető csőpárhoz.
- A hőszivattyú betápot és a vezérlést biztosító elektromos kábelek elhelyezését is meg kell oldani.
- A hőszivattyút úgy kell a szabadban elhelyezni, hogy az uralkodó szélirány ne gátolja, hanem lehetőség szerint segítse a hőszivattyún való levegőáramlást.
- A kifúvás közelében ne legyen terasz, játszó terület, vagy egyéb emberi tartózkodásra szolgáló hely.
Az AERMEC SRP hőszivattyú -20 C külső hőmérsékletig működik, és akár 65 C- os vizet képes gyártani. Szabályzottan HMV-t is készít de sajnos nem tud hűteni.
A levegő/folyadék hőszivattyú beltéri elhelyezése (AERMEC CR)
A elhelyezett hőszivattyúk a kültéri zajhatás és fagyveszély szempontjából kedvezőbbek, azonban helyigényük miatt az épület más célokra használható alapterületét csökkenti. A beltérben való telepítés elvi rajzát a 2.9. ábra mutatja.
A beltéri telepítéseknél a következőkre kell ügyelni:
- A telepítési helyiségben a zajhatásból és a hozzáférhetőségből adódó követelményeket be kell tartani.
- A megfelelő alapozást kell a hőszivattyúnak biztosítani.
- A hőszivattyún normál üzemben és leolvasztáskor keletkező kondenzátum elvezetéséről vagy eltávolításáról gondoskodni kell.
- A levegőáramlás helyiségbe való be,- illetve helyiségből való kivezetését a megfelelő szabályok betartásával kell kialakítani.
- A hőszivattyún ne lépjen fel hidraulikus rövidzár, azaz a kifújt levegőt ne szívhassa be újra.
- A hőszivattyú a csővezetéken való rezgés (zaj) terjedés elkerülése érdekében rugalmas, flexibilis csövekkel csatlakozzon a puffertartályhoz vezető csőpárhoz.
- A hőszivattyú betápot és a vezérlést biztosító elektromos kábelek elhelyezését is meg kell oldani.
- A hőszivattyú nem telepíthető közvetlenül háló- vagy lakószoba mellé.
- A ki- és befúvó vezetékek szabadba való ki- és belépő nyílásait az időjárás behatásai ellen védetten kell kialakítani.
A talajszint alatti (pince) helyiségekben telepített hőszivattyúknál a levegő be és kiáramoltatásához levegőaknákat célszerű kialakítani. A levegőaknák elhelyezésénél főleg a hidraulikus rövidzár elkerülésére kell nagy figyelmet fordítani.Ha a hőszivattyú sarokhelyiségbe kerül, akkor a levegő beszívó nyílásának az uralkodó szélirány felé kell esnie, ezzel a probléma megoldható. Ha nyílások csak egy oldalon alakíthatók ki, akkora beszívó és kifúvó nyílásokat úgy kell megváltoztatni, hogy az uralkodó szélirány a beszívó nyílás felől a kifúvó felé mutasson. .
Ez a kivitel lehetővé teszi a talaj vagy víz és a környezet hőforrásokhoz való hozzáférést (abszorber, hőelnyelő felületek). A folyadék/folyadék hőszivattyúk lehetnek nyitott vagy zárt rendszerűek. A zárt rendszerű hőszivattyúkat (GCHP - Ground-Coupled Heat Pump Systems) talajhő/víz, míg a nyitott rendszerűeket (GWHP - Ground-Water Heat Pump) víz/víz hőszivattyúnak szokás nevezni.
A talajhő kinyeréséhez a talajba vele érintkező csővezetéket kell elhelyezni, melyben a talaj hőmérsékleténél alacsonyabb fagyálló folyadékot keringetve a talajból a hőenergia a folyadékba áramlik, mely energiát a felmelegedett folyadék a hőszivattyúba szállítja. Ott lehűlve a talajcsövekbe áramlik vissza, ismét felmelegszik, és a folyamat kezdődik előröl. A talajhő/víz rendszereknek két fajtáját lehet megkülönböztetni, attól függően, hogy a talajjal érintkező csőkígyós hőcserélő vízszintesen (horizontálisan) vagy függőlegesen (vertikálisan) van kialakítva. A talajhő/víz hőszivattyúk melletti döntés csak akkor indokolt, ha a hőszivattyúk adott fűtéséhez szükséges hőteljesítményét a talajból ki lehet venni. A zárt rendszereknél fagyálló folyadék, víz vagy hűtőfolyadék kering a csőhálózatban. Hatásfokuk rosszabb, mint a nyitott rendszereké, mert a fagyálló folyadékkal töltött rendszerek viszkózusabbak, így nagyobb szivattyúzási energiát igényelnek, de lényegesen biztonságosabb az üzemeltetésük. Mivel a rendszer állandóan ugyanazzal a folyadékkal van feltöltve, kevésbé korrodálódik és élettartama is hosszabb. Hátránya, hogy nagyobb a beruházási költsége, mint egy nyitott rendszernek. Telepíthetők vízszintes árokba, függőlegesen fúrt lyukba, nyílt vizekbe, folyókba vagy tavakba.
Új generációs víz/víz háztartási hőszivattyú AERMEC VXT
A hűtés/fűtés funkció eddig sem volt elérhetetlen, de újdonság, hogy a HMV készítése gázoldalon történik, a kompresszor nyomóoldali hőcserélőjével. Ez lehetővé teszi, hogy akár fűtés akár hűtés közben biztosított legyen a melegvíz, anélkül, hogy a hűtés vagy fűtés leállna.
- Rendkívül gazdaságos működés: fűtéskor COP=5,21 (VXT08 típus UNI EN14511:2004, 30/35 °C, 10/5°C), hűtéskor EER = 5,32 (sugárzó hűtéshez VXT08, 18/23°C)
- akár 55 °C -os HMV- t termel fűtés, hűtés és átmeneti időszakban
- gázoldali folyamatmegfordító szeleppel, nyomóoldali HMV hőcserélővel (ez teszi lehetővé a HMV termelést üzemállapottól függetlenül)
Újszerű, ötletes HMV termelés, mivel a 180 literes tárolóban nem magát a HMV- tárolja, hanem a meleg fűtővizet, és a HMV termelését egy tulajdonképpeni átfolyós hőcserélővel oldja meg, a tárolt hő kisütésével, nem szükséges a tárolót a Legionella ellen időnként felfűteni, vagyis a szezonális COP érték nem romlik.
A hatékonyság további növeléséhez a HMV termeléshez csatlakoztatható napkollektor, a tároló külön erre e célra rendszeresített csonkokkal rendelkezik.
A biztonság fokozása érdekében rendelhető integrált elektromos fűtőbetéttel HMV készítéshez.
A komfort érdekében keverőszelepes HMV hőmérsékletállítással magunk dönthetjük el a termelt melegvíz hőmérsékletét. A HMV tárolóból a negyedórás, folyamatos 40 °C- os HMV szolgáltatás képes kiszolgálni egy kisebb család igényeit. Ha ezután is marad a melegvíz igény, a kompresszor elindul. Ha melegvíz igény olyan nagy, hogy a kompresszor sem bírja, akkor eljött az integrált elektromos fűtőbetét ideje is.
Praktikus, kompakt: 560*560 mm alapterület, közel 2000 mm magas méreteivel háztartási körülmények közt jól elhelyezhető.
Komplett felszereltséggel készül, hidraulikai elemekkel, biztonsági elemekkel, fogyasztói oldalon 3 fokozatú keringtető szivattyúval, tágulási tartállyal, biztonsági szeleppel, forrás oldalon ON/OFF vagy inverteres keringtető szivattyúval rendelhető.
A felhasználóbarát mikroprocesszoros szabályzó vezérli a forrás oldali és fogyasztói oldali szivattyúkat, és a teljes működést akár fűtéskor, hűtéskor, vagy HMV termeléskor, beleértve a napkollektorok beléptetését is.
Sőt a fentieken túlmenően, az energiatakarékosság jegyében még a külső levegőhőmérséklet alapján időjárásfüggő szabályzást is tartalmaz.
Ha nem akarjuk az elektromos hálózatot terhelni, akkor a hőszivattyú rendelhető lágyindítóval, az indulási áram csökkentésé végett, amely jó szolgálatot tesz egyes lakossági fogyasztóknál.
A hőszivattyú Eurovent minősítéssel rendelkezik.
A hőszivattyús rendszerek közül a levegő/levegő hőszivattyúk terjedtek el a legjobban. Ez elsősorban az olcsóbb áruknak köszönhető. Idetartoznak a hőszivattyús fűtőüzemű ablak- és helyiségklíma-készülékek (kompakt és split). A levegő hőforrással üzemelő monovalens fűtés a közép-európai külső hőmérsékletek mellett gazdaságtalan. Ezért az üzem leggyakrabban bivalens üzemű (párhuzamos vagy alternatív), körülbelül +3°C munkaponttal. Magyarországon fűtésre elsősorban a fűtési szezon kívül a tavaszi és őszi időszakokban használják.[28]
A levegő/levegő hőszivattyú két részből tevődik össze. A beltéri egység, mely egy hőcserélőből és egy ventilátorból áll, a helyiség levegőjének a hőmérsékletét hűti vagy fűti. A kültéri egység egy kompresszorból, egy hőcserélőből, egy expanziós szelepből és egy ventilátorból áll.
