Hogyan működik a hőszivattyú?

A hőszivattyú egy olyan eszköz, amely hőenergiát mozgat egyik helyről a másikra, miközben a közvetítő közeg lehűl, vagy felmelegszik. A hőenergiát elvonjuk valamilyen forrástól (hőnyerő közeg) és máshol azt leadjuk, hasznosítjuk. A hőnyerő közeg lehet levegő, víz vagy talaj. Fűtés esetében a hőátadás oldala a fűtendő tér. Hűtés esetén a hőenergia az ellenkező irányba áramlik, a hőt elvonjuk a tértől és a levegőbe, vízbe, talajba juttatjuk.

A hőszivattyút legegyszerűbben talán a háztartási hűtőgép működését megismerve lehet megérteni.

hőszivattyú_1

A hűtési-fűtési körfolyamat:

A hűtőgépben hűtőközeg kering, folyadék és gáz halmazállapotban.

  • A folyadék halmazállapotból gáz halmazállapotba történő átmenethez a hűtőközeg nyomását csökkentik egy nyíláson (expanziós szelep) keresztül.

Ez hasonlóan működik, mint egy aeroszolos spray esetében. Az aeroszol tartalma a nyomás alatt lévő folyékony hűtőközeg, a palack nyílása az expanziós szelep, az aeroszolt körülvevő nyitott tér pedig a párologtató.

  • Amikor a hűtőközeg folyékonyból gáz halmazállapotúvá válik, azaz elpárolog, lehűti a környezetét (esetünkben az elpárologtató a hűtőszekrény belsejéhez csatlakozik, így annak terét hűti).

A működési elv hasonló, mint amikor a kézfejünkről párolog el alkohol vagy más illékony folyadék. Ilyenkor érezzük a párolgás hőelvonó hatását (azaz a kezünk felülete egy kicsit lehűl).

  • Ezután ahhoz, hogy a gázhalmazállapotú hűtőközeg újra folyékony legyen, nagyobb nyomás alá kell helyezni (erre szolgál a kompresszor) de eközben hőmérséklete is megnő.
hirdetés

Hasonló történik a kerékpárgumi felfújásakor: érezzük, hogy pumpálás közben a pumpa felmelegszik, ahogy a levegőt összenyomjuk benne.

  • A közvetítő közeg, ami nagy nyomás alatt van és hőmérséklete is magas a kondenzátoron áramlik át (esetünkben ez a hűtőgép hátoldalán található), ahol az ott áramló levegő lehűti azt (miközben persze az ottani levegő melegszik ezáltal). A lehűlő (és még mindig nagy nyomás alatt lévő) gáz kondenzálódik, folyékony halmazállapotú lesz.
    Éppen úgy, ahogyan a légnedvesség is kicsapódik a hideg felületeken.

hőszivattyú működése

A folyékony hűtőközeg visszaáramlik az expanziós szelepen keresztül a párologtatóba, ahol a folyamat újraindul.

Ha a fenti elvi sémában ismertetett rendszert úgy állítjuk össze, hogy nem az elpárologtató, hanem a kondenzátor csatlakozik zárt dobozhoz, vagy térhez máris megfordítottuk a hőáramlást és hűtés helyett fűteni tudunk.

Miért jó a hőszivattyú?

A hőszivattyú kevesebb elektromos áramot használ, mint amennyi hőt lead (hiszen a környezetben rendelkezésre álló hőt hasznosítja működése során). Ebben az értelemben a hőszivattyú hatásfoka nagyobb, mint 100%, mert a felhasznált energia jó részét a környezetből vételezi.

A kinyert hőenergia és a befektetett elektromos energia arányszámát teljesítmény tényezőnek (COP – Coefficient Of Performance) nevezzük, amely a hőszivattyú legfontosabb jellemzője. (Épületeknél használt készülékek esetében általában a fenti megfogalamzás szerint 300-400%-ról, vagyis 3-4 es COP-ről beszélhetünk. Ezzel analóg módon a tisztán elektromos fűtés hatásfoka 100%, COP-je 1.)

Tekintettel arra, hogy a hőszivattyú a környezeti hőt hasznosítja (ami többségében közvetett napenergiának minősül) megújuló energia hasznosító eszköz, ami segíti energiafüggőségünk csökkentését.

Sokszor hallani, hogy egy passzívházban hőszivattyú biztosítja a fűtést, a meleg víz ellátást. Ez így nem igaz hiszen nem kötelező tartozék semmilyen hőszivattyús rendszer. Azonban mivel az ilyen épületeknek kimagaslóan alacsony az energiaigénye, ezért elérhetőbb közelségbe kerülnek (megfizethetőbbek) a megújuló energia felhasználására épülő rendszerek és így hőszivattyús fűtési-, hűtési megoldásokkal is gyakrabban találkozhatunk passzívházakban.

forrás: holnaphaz.blog.hu képek forrása: naturenergy.eufoek.hu,
egy könnyen érthető magyar nyelvű szimuláció a fent is ismertetett körfolyamat alapjairól a danfoss.com oldalán

Kapcsolódó cikkek
A passzívházé a jövő, mégsem kap támogatást

Az Európai Unió döntése értelmében 2020-tól csak passzívházat, vagy fokozottan energiatakarékos házat építhetünk, a pályázati támogatások teljes hiánya miatt azonban Elolvasom

VII. Magyar Passzívház Konferencia 2014. február 19.

VII. Magyar Passzívház Konferencia, Budapest, 2014. február 19. Syma Rendezvényközpont Fokozottan energiatudatos épületek gépészeti és szerkezeti megoldásai Aktív – passzív Elolvasom

3D burok – totális hőszigetelés

A termikus burok - avagy az épület szigetelt héja. Alacsony energiaigényű épületek esetében sokszor hallani, hogy szakemberek hivatkoznak az épület hőszigetelt burkára. Elolvasom

A (közel)jövő családi háza a Construmán

A Construma építőipari szakkiállításon 24 cég termékeiből épült fel egy olyan bemutató lakóház, amelyben minden épületenergetikailag fontos elem megfelel a Elolvasom

Vélemény, hozzászólás?