Hogyan válasszunk hőszivattyút?

Megosztom
  • 2
  •  
  •  
  •  


Az energiaárak rohamos piaci emelkedésével egyre inkább előtérbe kerül az energiatakarékosság, illetve az üzemeltetési költség csökkentésére irányuló törekvés. Szerencsés eset, hogy ez a törekvés – az üzemeltetési költség csökkentés – egyenes arányban van a károsanyag-kibocsátás csökkenésével, s így a hőszivattyús technika környezetvédelmi elvárásainak mind magasabb szinten tudunk eleget tenni.

A hőszivattyúk alkalmazhatósága.

A hőszivattyús technika alkalmazhatósága igen széles körű. Alkalmazhatók építmények fűtésére, hűtésére, melegvíz ellátására, párátlanításra. Ipari és kommunális technológiákban hővisszanyerésre és a technológiai rendszerek előfűtésére, vagy direkt fűtésére. A legújabb technikai fejlesztések eredményeként/kondenzációs hőfokszint és COP érték növekedés/gazdaságosan alkalmazhatók magas hőmérsékletű távfűtő rendszerekben előfűtőként stb.

Magas hőmérséletű termálvíz hasznosítás a nagykőrösi fürdőben

A felhasználhatóság bővülése azon technikai fejlődés következménye, amelyet elsősorban a kompresszorgyártók végeztek illetve végeznek a speciálisan hőszivattyús alkalmazásokra szánt, illetve hőfokszintekre optimalizált kompresszorok kifejlesztésével. Emellett – illetve ezen fejlesztésekre épülve – az innovatív hőszivattyú gyártó cégeknek megvan a lehetősége olyan hőszivattyúk kifejlesztésére, amelyek az eddigieknél lényegesen magasabb fűtési hőfokszinteken és COP, s nem utolsó sorban magas SPF (Seasonal Power Factor) értékkel lépesek a fűtési-hűtési és HMV feladatok ellátására.

Magas hőmérséletű termálvíz hasznosítás a nagykőrösi fürdőben

A hatékonyság növekedésnek azonban velejárója a hőszivattyú gyártásnál is a gyártási költség növekedés, ezért a fejlesztés a hőszivattyú összeszerelő üzemek esetében nem minden esetben a leghatékonyabb megoldásokra történik.

Természetesen a kereskedelemben kapható hőszivattyúk ára sem tükrözi híven a készülékek hatékonyságát, nem beszélve a katalógusokban szereplő COP értékekről.

A fenti körülmények miatt egy vásárlónak, beruházónak, vagy épületgépész tervezőnek igen nehéz dolga van amikor egy új, vagy meglévő épülethez, uszodához, vagy ipari létesítményhez hőszivattyús rendszert igyekszik választani, vagy betervezni, hiszen sem a készülékek ára, sem a tanúsított COP paraméterek nem adnak valódi eligazodási lehetőséget.

Sajnos emiatt sok rendszer kialakítása nem nyeri el a beruházók rokonszenvét, amely visszahat a hőszivattyús technika megítélésére.

A jó rendszer megítélése csak egy adott feladatra, adott hőnyerési és fűtési hőfokszintekre és funkciókra lehetséges és bizony meglehetősen sok szempontot kell értékelni és figyelembe venni.

E cikk keretében átfogó elemzésre nincs lehetőség, de a fenti állítás igazolására egy-két általam lényegesnek tartott kiválasztási szempont elemzését bemutatom.

Fűtési hőfokszintre, ellátandó funkcióra történő kiválasztás.

A hőszivattyúk alkalmazhatósági tartománya.

A kompresszorgyártók a kompresszorokat az alkalmazni kívánt hőfokszintekre optimalizálják. Vannak hűtő, légtechnikai és speciálisan hőszivattyús alkalmazásra szánt kompresszorok.

Minden kompresszornak van egy úgynevezett alkalmazhatósági tartománya. A légtechnikai alkalmazásra szánt kompresszorokat még jelenleg is alkalmazzák hőszivattyús készülékekben.

Hőszivattyú választás magas fűtési hőfokszintekre.

Copeland ZP36KSE-TFMN (R410a) kompresszor

Látható, hogy ez a kompresszor 0°C elpárologtatási hőmérséklet esetén, amelyhez optimális elpárologtató méretezésnél 4°C talaj, vagy talajvíz hőmérséklet tartozhat, 61°C kondenzációs hőmérsékletet képes elérni, amellyel optimálisan méretezett kondenzátor esetén 58-59°C-os fűtési hőmérséklet érhető el. Egy szondás hőszivattyú esetén azonban a talajhő főleg anomáliás téli hőmérsékletek esetén leeshet -2°C-ig is. Ehhez a talaj hőmérséklethez a vázolt feltétel esetén -6°C elpárolgási hőmérséklet tartozik. Ha megvizsgáljuk az alkalmazhatósági tartományt ,- akkor látható,hogy az adott kompresszor ennél az elpárolgási hőmérsékletnél 55°C kondenzációs hőmérsékletre képes,amelyhez 52°C-53°C fűtési előremenő hőmérséklet tartozhat.

Sajnos tapasztalatom alapján egyes esetekben ilyen illetve ehhez hasonló kompresszorokkal szerelt hőszivattyúkra is ráírják a max. elérhető hőfoknak a 65°C-t, amely igaz abban a hőfoktartományban ahol nem tudjuk kihasználni! Külső, alacsony léghőmérséklet esetén,amikor a hőleadóknak kellene a magasabb hőfok-akkor csak 52°C-53°C áll rendelkezésre.

Az alábbiakban vizsgáljunk meg egy speciálisan hőszivattyús alkalmazásra szánt, EVI (Enhanced Vapor Inject) kompresszort.

Copeland ZH13KVE-TFD (R407C) kompresszor

hirdetés
  • Látható, hogy +17°C- (-16°C) elpárolgási hőmérséklet tartományban stabilan 66°C-os a kondenzációs hőmérséklet. Egy ilyen kompresszorral szerelt geotermikus hőszivattyúval bármely alkalmazási tartományban elérhetjük a -63°C–os kimenő fűtővíz hőmérsékletet.

A két bemutatott példán keresztül azt szerettem volna érzékeltetni, mennyire fontos az,hogy a gyártó egy hiteles, az egész működési tartományra kiterjedő teljesítménytáblázatot, vagy diagramot adjon a tervező mérnökök kezébe. Sok esetben sajnos csak a szabványban előírt 0°C/35°C folyadék-víz,vagy 10°C/35°C víz- víz hőfokszintre adják meg a paramétereket, amelyből az alkalmazhatóságra még csak következtetni sem lehet!

A következtetés: mindenképp meg kell győződni a hőszivattyú maximális fűtési előremenő hőmérsékletéről az alkalmazni kívánt legalacsonyabb talajhő (talajvíz) hőmérsékletnél!

A hőszivattyú választása magas hőmérsékletű termálvíz hasznosításra.

Az alkalmazhatóságot célszerű megvizsgálni abban az esetben is, ha magas hőmérsékletű elfolyó termálvizet, vagy hulladékhőt kívánunk újrahasznosítani hőszivattyúval.

Az 1.ábrából jól látható, hogy az adott kompresszor maximálisan alkalmazható elpárolgási hőmérséklete 12C. Optimális méretezés esetén ehhez tartozhat 16°C-17°C-os hulladékhő hőmérséklet. Hiába áll rendelkezésre 20-30°C-os felhasználható hőfokszintünk, ezzel a kompresszorral szerelt hőszivattyúval nem tudjuk kihasználni, annak ellenére, hogy kondenzátor oldalon ezen az elpárolgási hőfokszinten 63°C -64°C-os fűtővizet lehet vele előállítani. A COP érték olyan marad, mintha csak 16-17°C-os lenne a hulladékhő hőmérséklete.

A COPELAND ZP36KSE kompresszor paraméterei

Az elérhető COP 17°C/63°C víz–víz hőmérsékletek, s ezen értékekhez tartozó 12°C/65°C elpárologtató/kondenzátor hőmérsékletek esetén COP= 2,0

Ez igen alacsony érték, így ilyen kompresszorral szerelt hőszivattyúval hulladékhőt gazdaságosan nem lehet hasznosítani!

Vizsgáljuk meg mindezt a 2.ábrán látható kompresszorral szerelt hőszivattyú esetében.

Látható,hogy ezen kompresszor maximális elpárolgási hőmérséklete 17°C! Ehhez 21°C-22°C elfolyó termálvíz,vagy hulladékhő hőmérséklet tartozhat.

Az elérhető COP 22°C/63°C víz–víz hőmérsékletek, s ezen értékekhez tartozó 17°C/65°C elpárologtató/kondenzátor hőmérsékletek esetén COP= 3,97!

Ezzel a kompresszorral szerelt hőszivattyú 200%-al nagyobb hatásfokkal dolgozik, mint az előző.

A COPELAND ZH13KVE kompresszor paraméterei

A technikai fejlődés azonban nem áll meg !

Megkezdődött azon EVI kompresszorok gyártása amelyek R410a hűtőközeggel egészen 25°C elpárolgási hőmérsékleten képesek dolgozni.

Az elérhető COP 32°C/59°C víz–víz hőmérsékletek, s ezen értékekhez tartozó 25°C/60°C elpárologtató/kondenzátor hőmérsékletek esetén COP= 5,0 !

A hulladékhőt jelenleg ilyen kompresszorokkal szelet hőszivattyúkkal lehet a leghatékonyabban hasznosítani.

A fentiek mellet még számos kérdést meg kell vizsgálni,a hatékonyság érdekében. Többek között azt,hogy milyen feladatokat kell ellátni a fűtés mellet a készülékkel. Amennyiben aktív hűtési és HMV igény is felmerül,akkor lehetőleg multifunkciós hőszivattyút alkalmazzunk a feladatra,és ne készülékhez illeszthető egységekkel szerelt készülékeket. (erről és a többi feladatról részletesebb információt a Geowatt bannerre kattintva olvashat! )

Remélem ezen írásommal sikerült rávilágítanom arra, hogy az alkalmazni kívánt hőszivattyúk között- függetlenül a szabványos hőfokszinteken mért és tanúsított COP értékektől –lényeges különbségek lehetségesek. Emiatt az egyes feladatokra igen körültekintően kell a készülékeket megválasztani.

A hőszivattyús technika sikeres használata nagy felkészültséget és ismeretet igényel a tervezőktől,és elkötelezettséget a hőszivattyú fejlesztőktől a tekintetben ,hogy mind hatékonyabb készülékek és rendszerek kerüljenek forgalomba és alkalmazásra.

E sokszínűség az alkalmazásban és a technikában komoly lehetőségeket rejt a magyarországi hőszivattyús ipar megteremtésében,amelyben cégünk a Geowatt Kft. már értéket teremtett magas SPF értékű multifunkciós geotermikus hőszivattyúk tervezésével ,fejlesztésével és gyártásával.

Fodor Zoltán

okl. mg,gépészm.,épületgépészm.

Geowatt Kft.



Megosztom
  • 2
  •  
  •  
  •  

Vélemény, hozzászólás?