Hőszivattyúk hatékonysága a szekunder oldali hőmérséklet függvényében

 

 

Hőszivattyúk hatékonysága a szekunder oldali hőmérséklet függvényében

 

 

A hőszivattyúk, illetve a kedvezményes tarifák ismertségének növekedésével, egyre többen gondolkodnak hőszivattyús fűtésre való áttérésre. Hiszen a kedvezményes GEO és H tarifákkal immár hőszivattyúval lehet a legkedvezőbb áron fűteni.

Igen ám, de sokszor az érdeklődők egy már meglévő házban szeretnének hőszivattyúval fűteni, a régi, korszerűtlen rendszert, nem ritkán magas hőmérsékletre tervezett radiátoros rendszert, szeretnének ellátni hőszivattyúval. Érthető módon, a laikus megrendelőnek jellemzően a költségcsökkentés lebeg a szeme előtt.

A legtöbb hőszivattyú alkalmas a magasabb hőmérsékletű víz előállítására is, de ez nem biztos, hogy megfelelően takarékos üzemeltetéssel is párosul. Nézzük az elméleti okokat. A hőszivattyú működése, a hűtőköri folyamatok egy fordított Carnot ciklus szerinti, igaz, az alábbi ábrán az egyszerűség kedvéért ideális Carnot folyamatot ábrázoltunk, de az elvi kérdések tisztázásához ez is tökéletesen megfelel.

 

A hőszivattyú hatékonyságát a következő képlettel tudjuk meghatározni:

 

 

amely viszont egyenértékű a

 


 

képlettel.

 

Szemléletesen látszik, minél kisebb a T2 és T1 közti különbség, annál jobb a COP értékünk, és minél nagyobb T2 annál jobb a hatékonyságunk. Ez azonban ellentmondást okoz, mert a Carnot ciklusból nem látszik a valós kompresszorok és hűtőközegek jellemzőinek még megfelelő lehetőségek, és minél magasabb T2, vagyis kondenzációs hőmérséklet, annál magasabb a kondenzációs nyomás a kompresszor nyomóoldalán, amely valójában a hatékonyság romlását okozza.

A lényeg, hogy minél közelebb van a forrás oldali hőmérséklet a szekunder oldali hőmérséklethez, annál jobb a hőszivattyús rendszerünk hatékonysága. Gyakorlatiasan kifejezve, ha a forrás oldali hőmérsékletünk (szonda, levegő, kút) a hazai klíma viszonyoknak megfelelően télen meglehetősen alacsonyak, logikusan következik, hogy a lehető legalacsonyabb szekunder oldali hőmérsékletű rendszerrel lehet jó hatékonyságú rendszert építeni.

Most nem a működőképességről beszélünk, hiszen mérnöki értelemben a magasabb akár 60°C fölötti vízhőmérsékletet előállító hőszivattyúk is léteznek, de ha valaki a cikk elején jelzett célok érdekében akar áttérni hőszivattyúra, ő pénzbeli megtakarítást is el akar érni, és a hazai gázár viszonyokat ismerve, csak igazán jó hatékonyságú hőszivattyús rendszerrel lesz ez megoldható.

Szóval, ha eleve radiátoros fűtést akarunk hőszivattyúval üzemeltetni, aligha van erre általánosan esély, hogy ezt gazdaságosan tegye. Külön hátrány, hogy a hőszivattyúk eleve gondoskodnak a hűtésről is, vagyis egy többlet komfort biztosításáról is, a radiátoros fűtés esetében ez a lehetőség is elúszik.

 

Természetesen, mint minden, a fentiek sem általánosíthatóak, hiszen vannak speciális esetek, amikor pl. növelt felületű radiátorokkal is jó fűtést érhetünk el, de nagy általánosságban ez nem lehet igaz.

 

 

Már a fentiekből is következik, hogy nem lehet a hőszivattyút a szekunder és primer oldal alapos vizsgálata nélkül sehová tiszta lelkiismerettel ajánlani, de ha radiátoros rendszerrel találkozunk, különösen gondosan kell eljárnunk.

 

A gazdaságos működtetést nagyban befolyásolja a ”H” tarifa országos bevezetése, ugyanis ennek megfelelően szabályozott tarifával kell biztosítani a hőszivattyúk üzemeltetéséhez az áramot a fűtési időszakban. Ha az áramár és gázár hányadosát nézzük, megkapjuk, melyik az a legalacsonyabb SPF, amely fölött már költséghatékonyabb hőszivattyúval fűteni.

SPF „H” = „H” Áramár (Ft)/Gázár (Ft)= 1,92

 

Igen ám, de további probléma, hogy ha környezetvédelmi szempontból is hatékonyságjavulásra törekszünk, vagyis CO2 kibocsátást akarunk csökkenteni, az áramtermelés és gáztüzelés CO2 kibocsátását összehasonlítva legalább 2,52- os szezonális hatékonyságot (SPF) kell elérnünk.

Egy szakembernek aki a szakmai és társadalmi követelményeknek is megfelelően akar hőszivattyús rendszert telepíteni, a környezetvédelmi szempontokat is illik mérlegelnie.

 

 

 

Ha egy levegős hőszivattyú esetében megvizsgáljuk, hogyan változik a hatékonysága a külső levegő hőmérsékletének és a termelt víz hőmérsékletének függvényében , a következő diagramot kapjuk:

 

 

A levegős hőszivattyúknál amennyiben 45 °C- os vizet termelünk, már -5 °C alatt környezetszennyezőbbek lennénk, mint gázfűtéssel, még annak ellenére sem kívánatos ez a helyzet, hogy a teljes fűtési tartományban olcsóbb üzemeltetést tesz a gázhoz képest lehetővé,

De ha az előremenő víz hőmérséklete pl. 65 °C, vagyis radiátorokat akarunk fűteni, akkor már 0cc alatt nem rentábilis a fűtésünk.

 

Ha megvizsgáljuk egy vizes hőszivattyú COP alakulását a szekunder oldali vízhőmérséklet függvényében, amely nem függ a külső levegő hőmérsékleti viszonyoktól, a forrás oldali hőmérsékletet állandó 8/3 °C-osnak tekintve:

 

A fenti diagramon minél magasabb az előremenő víz hőmérséklete, annál alacsonyabb a COP- ja a hőszivattyúnak, és 60 °C tájékán már környezetvédelmi szempontból nem rentábilis.

A diagramokból szemléletesen látszik, minél magasabb az előremenő víz hőmérséklete, annál kisebb az esélyünk a környezetvédelmi és a gazdaságosság követelményeknek megfelelni.

 

Nagyobb rendszereknél, ahol nem biztosított a „H” tarifa, ott egyedileg kell megvizsgálni a lehetőségeket.

A fentebb szerepeltetett számszerű értékek nem általánosíthatóak, hiszen termékek és márkák közt nagy a szórás, de a tendencia mindenhol általános, és érvényes, hogy magas előremenő hőmérséklet ellentétes a hatékonysággal.

 

Persze az épületgépészetben ahány helyszín annyi lehetőség, de ha biztosra akarunk menni, régi, rosszul hőszigetelt radiátoros fűtéssel rendelkező házak esetében a rendszer átalakítását nem a kazán hőszivattyúra való cseréjével kezdjük. Ilyen esetben a hőszigetelés és nyílászárók javításával csökkenthető a hőigény, és elképzelhető, hogy a már csökkent hőigénynek már megfelelnek a radiátorok akár alacsonyabb fűtővízzel való működés esetén is. Ez esetben eleve kisebb hőszivattyúra van szükség, amely megint csak az ügyfél pénzbeli megtakarítás elvárásainak irányába mutat, és a megtérülés is gyorsabban várható. Én személy szerint nem szeretem a megtérülést emlegetni a hőszivattyúk esetében, mert ha már itt tartunk, egy gázkazán sem térül meg, ezek a készülékek egy szükséges igényt elégítenek ki, de nem mindegy, hogy ezt az igényt környezetbarát, gazdaságos, kényelmes, praktikus megoldással elégítjük ki, vagy ragaszkodunk a nem mindig ésszerű hagyományainkhoz. és egy- egy ház  esetében számos olyan plusz költséget bevállalnak az építtetők, amelyeknél eleve nincs értelme sem logikáról, sem megtérülésről beszélni, mert ha mindenki kizárólag gazdasági döntéseket hozna, nem lehetne eladni az alap-csempétől drágábbat, zuhanykabint, plazmatévét, vagy design bútorokat.

 

(A cikk előadásban elhangzott a HKVSZ keszthelyi Alternatív Energiák a HLH Monitoring szolgálatában konferencián)

Varga Csaba , Oktoklíma Kft.