A hőszivattyú

Bevezetés

6

1.

Hőforrások és hőszivattyúfajták

17

2.

A hőszivattyú mellett szóló érvek

24

2.1.

A Nap tárolt hőjének hasznosítása

24

2.2.

Takarékoskodás a primer energiával

24

2.3.

A CO2 kibocsátás csökkentése

26

2.4.

Üzem- és energiaköltségek megtakarítása

27

2.5.

Energia-visszanyerés

27

2.6.

Emberbarát és szabadon rendelkezésre áll

27

2.7.

Alig kell karbantartani, akár egy hűtőszekrényt

28

2.8.

Széles körben elterjedt

28

2.9.

A harmadik évezred alapvető fűtési rendszere

28

3.

A hőszivattyú alkalmazása és fő részei (Forrás: Econ)

29

3.1.

A hőszivattyú fő részei és azok funkciói

29

3 2. A hőszivattyúk alkalmazási feltételei

29

4.

Környezetés környezetvédelem

31

4.1.

A hőszivattyú a nap hőjével fűt

32

4.2.

A hőszivattyú környezetbarát fűtőberendezés

32

4.3.

A hőszivattyú energiamérlege pozitív

33

4.4.

A több hőszivattyú alkalmazása nem jelenti azt, hogy növelni kell az erőművi kapacitást?

33

4.5.Üzemeltethető a hőszivattyú napenergiából előállított saját árammal is?

35

4.6.

A megújuló forrásból nyert energia aránya Németországban, ill. Magyarországon

36

4.7.

A hőszivattyús fűtés üzemeltetése megújuló energiából származó árammal

36

4.8.

A talajvizet használó hőszivattyúk szennyező hatása

37

4.9.

A hőszivattyúk hordozó közegének ózonréteg-károsító hatása

37

4.10.

A tönkrement hőszivattyú selejtezése

38

4.11.

A talajkollektor hatása a növényekre

38

5.

A hőszivattyúval kapcsolatos fogalmak

40

5.1.

A primer, ill, a szekunder kör

40

5.2.

A hőszivattyú teljesítménytényezője

40

5.3.

Mit jelent a COP-érték?

40

5.4.

A hőszivattyú éves munkaszáma

41

5.5.

A teljesítménytényező, ill. a COP és az éves munkaszám közötti különbség

41

5.6.

A monovalens üzemmód

41

5.7.

A bivalens üzemmód

41

5.8.

A monoenergetikus üzemmód

41

6.

A hőszivattyú működése

43

6.1.

A működés alapelve

43

6.2.

A hőszivattyús fűtés

44

6.3.

A hideg vízből vagy a hideg levegőből nyert energia

45

6.4.

A hőszivattyús fűtés

45

6.5..

Gázüzemű hőszivattyúk

47

6.6.

Ha a hőszivattyú lehűti a földet, akkor nem kell a házakban több fűtőenergiát felhasználni?

47

6.7.

A levegő-víz hőszivattyú működése

47

6.8.

Az elszívott levegő hőjét hasznosító hőszivattyúk működése és jelentőségük

49

6.9.

A vízszintes berendezés működése

49

6.10.

A vízszintes kollektorok teljesítménye

51

6.11.

A talajszondás berendezés működése

51

6.12.

A talajszondák teljesítménye

52

6.13.

A talajvíz-hőszivattyú működése

52

6.14.

A talajvíz-hőszivattyú teljesítménye

52

7.

A hőszivattyús rendszer elemei

54

7.1.

A talajszonda

54

7.2.

A vízszintes kollektor

54

7.3.

Alternatív talajtípusok

55

8.

A hőszivattyús rendszerek

58

8.1.

A hőszivattyúk kombinálása más fűtési rendszerekkel

58

8.2.

A meglevő fűtés kiegészítése hőszivattyúval

58

8.3.

A hőszivattyús fűtés kiegészítése

59

8.4.

A hőszivattyús fűtések kombinálása napkollektorokkal

60

8.5.

A levegő-víz hőszivattyú kombinálása szolárberendezéssel

61

8.6.

Kiegészítő berendezés a használati meleg víz készítéséhez

62

8.7.

Szellőztetésre is alkalmas hőszivattyús berendezés

62

8.8.

Hűtés a hőszivattyús berendezéssel

63

9.

Hőforrások

66

9.1.

Alternatív hőforrások

66

9.2.

A kiaknázható lehetőségek hasznosítása

66

9.3.

Felhasználhatók hőforrásnak az alapozások?

66

9.4.

Melyik hőforrás a jobb: a talaj, a víz vagy a levegő?

67

9.5.

A Föld mélyének hője

68

10.

Költségek és gazdaságosság

70

10.1.

A hőszivattyús fűtések jövője és azok költségei

70

10.2.

A hőszivattyúhoz szükséges áram költségei

70

10.3.

Az éves energiaköltség hőszivattyú alkalmazása esetén

70

10.4.

A hőszivattyús, az olaj-, ill. a gázfűtés költségeinek összehasonlítása

77

10.5.

Villamos fűtés-e a hőszivattyús fűtés

71

10.6.

Szabad-e az értékes árammal fűteni?

71

10.7.

Az áram ára

72

10.8.

A hőszivattyú üzemének költsége megújuló forrásból származó árammal

72

10.9.

A hőszivattyú áramköltségei az olaj- vagy gázárakhoz hasonlítva

72

10.10.

A hőszivattyúhoz szükséges áram költsége

73

11.

A tervezés

74

11.1.

A hőszivattyús berendezések tervezése

74

11.2.

A hőszivattyús berendezések felállítása

74

11.3.

A hőszivattyús fűtés feltételei

75

11.4.

Hőszivattyús berendezések régi épületekben

75

11.5.

Radiátoros fűtés esetén fűtőkazán vagy hőszivattyú?

77

11.6.

Öntöttvas fűtőtestekhez alkalmazott hőszivattyú

77

11.7.

A hőszivattyú üzemeltetése padlófűtéssel együtt

78

11.8.

A hőszivattyúk elhelyezése

78

11.9.

A hőszivattyú és az energiatakarékosság

79

11.10.

Több lakás fűtése hőszivattyúval

79

12.

Engedélyek

80

13.

A méretezés

82

13.1.

A hőszivattyú mérete

82

13.2.

A melegvíz-tároló mérete

82

13.3.

A pufferfároló mérete

82

14.

A szerelés

83

15.

Üzemeltetés és karbantartás

84

15.1.

A talajvíz minőségével szemben támasztott követelmények

84

15.2.

A kutak kimerülése ill. okkeresedése

84

15.3.

A hőszivattyúk hatása a környezetre

85

15.4.

A hőszivattyús berendezések karbantartása és javítása

86

15.5.

A hőszivattyúk működésének zajszintje

86

15.6.

A hőszivattyús fűtés éjszakai üzeme

86

15.7.

A hőszivattyúk élettartama

87

16.

Minőség és minősítés

88

16.1 Mióta használnak hőszivattyús berendezéseket?

88

16.2.

A garanciaidő

88

16.3.

A vásárláshoz alkalmas tesztek

88

16 4. Mit jelent a D-A-CH minősítője?

89

Képek forrása

90

Ábrák jegyzéke

B1.

ábra: Carnot-körfolyamat hőerőgépekhez

7

B2.

ábra: Carnot-körfolyamat hőszivattyúkhoz és hűtőberendezésekhez

7

B3.

ábra: A légkör átlagos CO2 koncentrációja

9

B4.

ábra: Hazánk időjárásának változása

10

B5.

ábra: Éghajlatváltozás az északi féltekén

10

B6.

ábra: 72 lakásos társasház gázkazános fűtésének kiváltása 190kW-os hőszivattyúval. A rövid téli csúcsban rásegítenek a meghagyott gázkazánok. A 16,2 M Ft gázköltség lecsökken4 4,8 M Ft-ra. A megtérülési idő: 2,6 év.

14

B7.

ábra: Upplandds Vasby városának (Svédország) távfűtése 70%-át az újonnan beépített hőszivattyúk adják. A korábbi olaj- és elektromosenergia-felhasználás lecsökkent 15...20%-ra. Az év +5 foknál nagyobb hőmérsékletű időszakaiban a távfűtést teljes egészében fedezi a hőszivattyús fűtés

14

Hőszivattyús fűtés talajkollektorral

17

Hőszivattyús fűtés talaj- vagy mélyszondával

18

Hőszivattyús fűtés levegő-víz hőszivattyúval, napkollektoros rásegítéssel

19

Hőszivattyús fűtés talajvíz hőszivattyúval

20

Hőszivattyús fűtés masszív abszorberrel

21

SWR-rendszerű hőszivattyú

22

Fekükőzet hőszivattyú

22

Horizontális föld-hőszivattyú

22

Vertikális föld-hőszivattyú

23

Tóvíz/folyóvíz hőszivattyú

23

Talajvíz hőszivattyú

23

Levegő-hőszivattyú

23

A Nap minden évben kb. 17000-szer több energiát juttat a Földre, mint amennyit ugyanebben az időszakban elfogyasztunk

24

Különböző fűtőberendezések energetikai és környezeti mérlegének összehasonlítása egy padlófűtéssel ellátott, kis energiaszükségletű ház példáján, amelynek hasznos energiaszükséglete a meleg víz előállítása nélkül 10000 kWh/a (az adatok fűtőértékre vonatkoznak)

25

A szén-dioxid kibocsátás erősíti az üvegházhatást

26

A primerenergia-hordozók készletei

27

Energiatudatos lakóépület ECON hőszivattyúval

28

Az olajtüzelésű központi fűtés energiafolyama

32

A hőszivattyús fűtéssel az olaj- és gázfűtésekhez képest primer energiát lehet megtakarítani

33

Egy 90% átlagos éves kihasználtsági fokkal dolgozó kondenzációs kazánt, valamint egy aktuális, valamint egy 30%-os erőművi hatásfokot alapul véve az a határ-munkaszám, amely felett a hőszivattyú primerenergetikai szempontból előnyösebbnek mutatkozik, 2,4-re adódik

34

A Németországban kialakult gyakorlat szerint a napenergiából előállított áramot egy betápláló árammérőn át az energiabetáplálási törvény által támogatott módon, térítés ellenében betápláljuk a hálózatba, a saját szükségletet kielégítő áramot pedig egy vételező árammérőn át a háztartási díjszabás, vagy egy további árammérő beiktatásával a hőszivattyúkra vonatkozó díjszabás szerint számolják el

35

A hőszivattyútípusok 60%-át egy speciálisan erre a célra kialakított közbenső kör választja el a talajvíztől

37

A hőszivattyúval kapcsolatos fogalmak

39

Összefüggés egy hőszivattyú teljesítménytényezője és az általa leküzdendő hőmérséklet-különbség között

39

A hőszivattyú alapelvét egy körfolyamattal lehet szemléltetni

41

Ha a szénsavas patront becsavarjuk egy szifonba, a patron a becsavarás pillanatában erősen lehűl, rövid időre még jegessé is válhat

41

A hőszivattyús fűtés elve

42

A passzív-hűtés alapelve

44

Hőszivattyús fűtés belül elhelyezett hőszivattyúval

44

A klíma München-Nymphenburg-ban: a hőmérsékletek középértékei 17 év "téli időszakának" (októbertől májusig) megfigyelései alapján

45

A fűtési hőszükséglet csökkenése

47

Hőszivattyús fűtés vízszintes kollektorral

48

Hőszivattyús fűtés talajszondával

49

Talajvíz hőszivattyús fűtés

50

Hőszivattyús fűtés masszív abszorberekkel

53

Az előremenő hőmérsékletek hozzárendelése a megfelelő külső hőmérsékletekhez

56

A külső hőmérsékletek órákban kifejezett gyakorisága a sokéves átlagok alapján

57

Levegő-víz hőszivattyús fűtés és a vizet melegítő szolárberendezés kombinálása

58

Levegő-víz hőszivattyús fűtés (a hőszivattyú kívül van) és szolárberendezés kombinációja

59

Központi ellátás vízmelegítő hőszivattyúval

60

Maximális előremenő hőmérséklet egy padlófűtés alapján

65

A Föld és a Nap hőjének összehasonlítása

65

Hőszivattyú-hatékonysági vizsgálatok (1993-2000)

66

Talajhőmérséklet éves viszonylatban

66

A hőszivattyú alapelve

69

A hőszivattyú fűtési teljesítménye a hőforrás hőmérsékletének függvényében a hőmérséklet minden 1ºC-os változása esetén 3-4%-kal változik

72

A fűtési teljesítménye a fűtési rendszer előremenő hőmérsékletének függvényében a hőmérséklet minden 1ºC-os változása esetén 1-2%-kal változik

72

A lakóterület egységére vonatkoztatott éves fűtési hőszükséglet a különböző hővédelmi irányelvek szerint (egylakásos családi ház), kWh/m²

73

Az előremenő hőmérsékletek hozzárendelése a megfelelő külső hőmérsékletekhez

74

Egy megnövelt előremenő hőmérsékletű levegő-víz hőszivattyú és egy maximálisan 55ºC előremenő hőmérsékletű hőszivattyú teljesítmény-jelleggörbéinek összehasonlítása

74

Egy megnövelt előremenő hőmérsékletű sóoldat-víz hőszivattyú teljesítmény-jelleggörbéi

75

A hőszivattyú fűtési teljesítménye a fűtési rendszer előremenő hőmérsékletének függvényében minden 1ºC-os változásra 1-2%-kal változik

76

Korszerű fűtési rendszerek primerenergia-felhasználása

77

Hőszivattyúk hajlékony tömlős beszerelése

81

Képek jegyzéke

A hőszivattyú által a levegőből, talajból vagy vízből elvont energia a Napból származik

24

A fosszilis tüzelőanyagok, így a kőolaj, a földgáz vagy a szén elégetésekor keletkező és üvegházhatást okozószén-dioxid gáz bizonyíthatóan globális felmelegedést okoz

26

A hőforrás saját házunk körül van

27

Hőszivattyú-doboz (Econ)

29

Elpárologtató (Econ)

29

Vezérlő (Econ) 29

A hőszivattyúk nem játszanak szerepet a terhelési csúcsok kialakulásában

34

Fotovoltaikus berendezés és hőszivattyús fűtés együttes alkalmazásának azonban nincs semmi akadálya. Az áram fotovoltaikus (azaz napenergiából való) előállítása elsősorban primerenergetikai szempontból nagyon fontos

35

A megújuló energiák részesedése az áramellátásból állandóan növekszik

36

Helyesen tervezett és kivitelezett talajkollektor esetén semmi sem akadályozza a kert virágpompáját

38

A virágok és növények a talajkollektorok fölött normálisan fejlődnek

38

A levegő-víz hőszivattyús berendezések előnye többek között az egyszerű felszerelés és az engedélymentesség

46

Egyes gyártók már beépített melegvíz-előállítással és a távozó levegő hőjét hasznosító hőszivattyúval ellátott hőszivattyús fűtéseket is forgalomba hoznak. A kompakt felépítésnek köszönhetően ezek a készülékek 1 m²-nél kisebb helyen elférnek

47

A vízszintes kollektorokat 1,2-1,5 m mélységben, vízszintesen a földben elhelyezett műanyag csőrendszer alkotja

48

Különösen kis telken jó alternatívát jelent a talajszonda. A talajban tárolt hőt függőlegesen elhelyezett talajszondák gyűjtik össze

49

A talajszondák általában 30-100 m mélységbe nyúlnak le. Elkészítésüket szakcégre kell bízni

52

A kollektor-, illetve szondacsövek tartós műanyagból készülnek

52

A vízszintes kollektorok mintegy 1,2-1,5 m mélységben vízszintesen a földbe lefektetett csőrendszerből állnak

52

Vízszintes kollektor: elosztóelem részlete

53

Az energiacölöpök, vagy energiakosarak mintegy 5 m mélységig nyúlnak le és átmérőjük 1 m

54

A képen látható rendszer használati meleg víz előállítására, fűtésre és napkollektoros rendszer üzemeltetésére alkalmas

61

A szennyvízgyűjtő aknákban egész évben nagy hőmérsékletű (hulladék-) hő termelődik. A képen egy hőszivattyús fűtésnek a városi szennyvíztisztító telep gyűjtőaknájában elhelyezett kollektorcsövei láthatók

64

A cölöpalapokat új épületeknél hőforrásként lehet hasznosítani. A képen a kollektorcsövek elhelyezése látható a betonnal való kiöntés előtt

65

A hőcserélőcsövek elhelyezésére vonatkozóan ki kell kérni az illetékes statikus és fűtéstervező szakember tanácsát. Egy-egy cölöpben normális körülmények között több csőkígyót, ill. körfolyamot is el lehet helyezni, hogy így a lehető legjobb hőátvitelt érjük el

65

A hőszivattyú és a mellette felállított 300 literes melegvíz-tároló méretének összehasonlítása

80

Családi házakban 200-400 literes puffertárolókat szoktak alkalmazni

80

Táblázatok jegyzéke

B1.

táblázat: Hazánk termálvízmérlege

12

B2.

táblázat: Geotermikus hőhasznosítás az EU országaiban

12

B3.

táblázat: Harkányi energiaeloszlás

12

Különböző energetikai technológiák áttekintése és azok elnevezése

31

Háztartási energiaköltségek áfa nélkül 2007-es árakon

70