Mi a hőszivattyú?
Hogy működik a fűtés hőszivattyúval?
A hőszivattyú ugyanazon az elven működik, mint a hűtőszekrény, csak fordítva. A nyomáskülönbséget kihasználva az alacsonyabb hőmérsékletű helyről elvonja a hőt és a magasabb hőmérsékletű helyre szállítja. Pont azon az elven működik, mint a klíma, csak nem a levegőt hűti vagy melegíti a szobánkban, hanem egy közvetítő anyagot, legtöbb esetben vizet, amit a falban, mennyezetben vagy a padlóban cirkuláltatunk.
A hőszivattyú jelenleg az egyik legkorszerűbb, megújuló energiaforrással működő, környezetbarát fűtési megoldás. Sőt, még a melegvíz-ellátást is tudjuk vele biztosítani! És ha a hőszivattyú kompresszorát a napelemünkből származó elektromos árammal működtetjük, hatékony, komfortos és környezetbarát házikóban tölthetjük napjainkat.
A hőszivattyúval a nyári nagy melegben hűteni is lehet (a 2:1 klímához hasonlóan), azonban a hűtési energia leadásának módjára nagyobb gondot kell fordítani a tervezés során, mivel a nem jól megválasztott hőleadók sokat árthatnak a helyiség komfortosságán. A hőszivattyú legkedvezőbb üzemeltetését a nagy felületű hőleadók garantálják, mert ezekhez kisebb hőmérsékletkülönbséget kell áthidalnia működés közben. A leggyakrabban az épületszerkezet temperálásra, vakolt mennyezethűtésre, illetve gyárilag gipszkarton lapokba integrált csőkígyós rendszerekre esik a választás, ha nagy felületű hűtés megvalósítása a cél. Ebben az esetben különös figyelmet kell szentelni a hűtött helyiség légállapotára, mivel ez a módszer üzemszerűen megnöveli a levegő relatív páratartalmát, ami beavatkozás nélkül egyrészt az épületszerkezetek károsodásához, másrészt fülledt levegő érzéshez vezethet.
Alternatív lehetőségként adódnak a ventilátorral és sűrűn bordázott hőcserélővel ellátott konvektorok vagy másnéven fan-coilok, amelyek számos konstrukcióban elérhetők már a piacon (pl. padló, parapet, álmennyezeti kazettás, fali stb.). Ezek beépítésével lehetőség nyílik a fűtés és hűtés mellett korlátozott mértékű levegő szárításra is, cserébe fel kell készülni az esetleges huzatérzetre. A padlóval való hűtés lakóterekben alapvetően komforttényezők miatt kerülendő, de meg kell jegyezni, hogy a közhiedelemmel ellentétben, működőképes.
Hányféle hőszivattyús rendszer van?
A hőforrás szempontjából lakossági szegmensben általában 4 féle hőszivattyús rendszert különböztethetünk meg. Magyarországon a legelterjedtebb a levegő-víz hőszivattyú (körülbelül a hazánkban telepített hőszivattyúk 90%-a), ez a klímához hasonlóan a külső levegőből vonja el a hőt. A víz-víz nyitott hőszivattyús rendszer a talajvízből, mesterséges tóból, termálvízből nyeri a hőenergiát.
A talajhő-víz rendszer esetén a felszínközeli talajrétegek hőkapacitását(geotermikus) igyekszünk kihasználni egy zárt rendszerű hőhordozó közeg közbeiktatásával.
A geotermális hőszivattyú pedig a Föld mélyén zajló atommaghasadásos tevékenységből áramló földhőt aknázza ki, mivel a zárt rendszerű fúrt szonda hossza akár nagyságrendekkel meghaladhatja a talajhő hasznosító rendszerekét. A relatív magas hőmérséklet nagyon hatékony fűtési rendszert tesz lehetővé, azonban hűtésre kevésbé vagy egyáltalán nem alkalmazható.
Milyen elven működnek ezek a rendszerek, hogyan lehet velük fűteni? Melyik mikor előnyös?
A hőszivattyú hatékony működéséhez az is szükséges, hogy a ház tökéletesen és szakszerűen körbe legyen szigetelve, korszerű nyílászárókkal legyen felszerelve. Új építésű és már meglévő ház esetében is érdemes szakemberrel egyeztetni, mielőtt csak úgy feltennénk a falra a hőszivattyút! Először is fel kell mérni, hogy mekkora a házunk hőszükséglete, mire szeretnénk a fűtésen kívül használni a hőszivattyút, és ehhez milyen átalakításokra lesz szükségünk. Egy megfelelő tervező a munkadíjának többszörösét képes a beruházási és az üzemeltetési költségekből lefaragni! A fűtés hőszivattyúval mind a három esetben hasonló elven működik, de érdemes kicsit közelebbről megvizsgálni a különböző forrásokat.
Levegő-víz hőszivattyú
A külső levegőből vonja el a hőt ez a szivattyú, minél hidegebb van, annál alacsonyabb a hatásfoka ezeknek a berendezéseknek. Régebben azt javasolták, hogy a levegő-víz hőszivattyú mellett mindenképp legyen egy alternatív fűtési megoldás a házunkban, amivel átvészeljük a cudarabb hideg időt (kályha, gázcirkó stb.). Manapság a legjobb hőszivattyú berendezések már -28 fok esetén is kiválóan, hatékonyan fűtik fel a házunkat.
Ennek a megoldásnak a legkisebb a helyigénye, nem kell hozzá fúrási engedély, megbízhatóan működik, jelenleg ez a leginkább költséghatékony hőszivattyú.
Víz-víz hőszivattyú
Néhány méterre a földfelszíntől a külső levegő szezonális hőmérsékletének ingadozásai már nem érvényesülnek, így a talaj hőmérséklete közel állandó 7-10°C környékén mozog. Az ezen mélységekben elhelyezkedő vízadó rétegekből nyert talajvíz ennek köszönhetően egész évben a legmagasabb hatásfokot biztosítja a hőszivattyú számára. A kedvező hőmérsékletszint továbbá lehetővé teszi az úgynevezett passzív hűtést(free cooling), amikor a hőszivattyú kompresszorának működtetése nélkül, csupán a hőhordozó közegek áramoltatása és hőcseréje révén tudunk hűtési energiát kinyerni.
A kiemelkedő hatékonyság dacára Magyarországon visszaszorulóban van ez a technológia, mivel magas elvárásokat támaszt a talajvíz minőségével szemben. Hazánkban jellemzően magas keménységű és vas-mangán tartalmúak a gazdaságosan szivattyúzható talajközeli vizek, ami nehezen kiküszöbölhető üzemeltetési problémákat okoz. Továbbá a vonatkozó jogszabályok és a folyamat fenntarthatósága miatt a vizet szükséges visszasajtolni a felszínre hozása után, amelynek olykor tetemes energiaigénye rontja a teljes rendszer hatásfokát. Rendszerint 1 nyerő kútra legalább 2 nyelőkutat javasolt alkalmazni, ami növeli a beruházási költségeket.
Talajhő-víz hőszivattyú
Vízszintes kiterjedésű kis mélységben (2-3 m) elhelyezett csővezetékrendszer esetén kollektorról beszélünk, amelyet a napenergia képes regenerálni az évszakoktól függően. A telepítése nagy földmunkával jár és viszonylag nagy területigénnyel rendelkezik. Az érintett területre nem lehet mélyre hatoló gyökerű fákat ültetni és épületet létesíteni. Nem megfelelő méretezés esetén a talaj elfagyasztásával gazdaságtalanná válhat az üzemeltetése és lerontja a felette élő növényzet életfeltételeit.
Függőlegesen elhelyezett szondáról beszélünk, amikor a kivitelezés során 100 m nagyságrendű talajfúrással elkészített furatba ugyancsak zárt rendszerű talajszondát helyezünk. Ennek regenerációja gyakorlatilag csak a környező talajból történik, így fenntarthatóság érdekében érdemes fűtésre és hűtésre egyaránt használni. A geotermális hőáram okozta regeneráció elhanyagolható mértékű. Megfelelő méretezés esetén az egyensúlyi hőmérséklet a fagypont felett alakul ki.
Ha ez több éven keresztüli üzemeltetés alatt nem teljesül, akkor a szondát körülvevő tömedékelő anyag és kőzetek hővezetése olyan mértékben leromlik, hogy a szonda visszafordíthatatlanul károsodik és használhatatlanná válik. Tehát a gondos tervezés itt sem megkerülhető, ha hosszú távon működőképes rendszert szeretnénk kiépíteni. A jelenlegi (2020.11) jogszabályok értelmében a 120 méter mélységet meg nem haladó hőnyerő geotermikus szondákat csupán bejelentési kötelezettség terheli. Az ettől eltérő esetben Bányakapitánysági engedély szükséges a létesítéshez.
Geotermális energia felhasználása hőszivattyúval és földbe fúrt szondával:
Ez a legizgalmasabb, és egyben legdrágább módszer. Az akár 1000 métert elérő szondahosszok miatt családi házas léptékben ritkán állja ki a gazdaságosság próbáját. Általában csak nagyobb rendszerek esetén merül fel komolyabban, mint lehetőség.
Ha felkeresünk egy geotermiával foglalkozó céget, a lakóhelyünk geológiai adottságai alapján hamar megmondják, hogy érdemes-e egyáltalán ezzel a technológiával próbálkoznunk.
Milyen érvek szólnak a hőszivattyús fűtés mellett?
A hőszivattyú megújuló, zöld energiát használ, és elenyésző a károsanyag-kibocsátása, tehát kifejezetten környezetbarát megoldás. Emellett nagyon hatékony, 1kWh energia felhasználásával akár 4 kWh hőenergiát is nyerhetünk! Ráadásul kedvezményes elektromos áram tarifát (pl. H vagy GEO) igényelhetünk hozzá. Sőt, ha a háztetőnkre szerelt napelemmel biztosítjuk a hőszivattyú működését, akkor a karbantartási költségeken kívül szinte teljesen megszabadulunk a fűtési költségektől. És a fűtésen túl a melegvíz-ellátást is biztosíthatjuk ezzel a megoldással.
Mennyit lehet spórolni, ha hőszivattyúval fűtünk? Mennyi idő alatt térül meg a beruházás?
Ha új házat építünk vagy egy kész ház teljes fűtési rendszerét akarjuk átalakítani, és van rá keretünk, mindenképp érdemes hőszivattyúval (legtöbb esetben levegő-víz konstrukcióval) megoldani a fűtést és a melegvíz-ellátást. Ha egy korszerű nyílászárókkal ellátott, rendesen szigetelt házban kiépítjük a nagy felületű fűtőrendszert, akkor egy rendesen karbantartott hőszivattyús rendszerrel nagyon sokat lehet spórolni. A beruházás drágább, mint egy gázcirkó vagy egy fatüzelésű kazán és a hozzá tartozó rendszer kialakítása. Egy átlagos családi ház esetében 2-3 millió forintba kerül a levegő-víz hőszivattyús rendszer, a geotermikus rendszer kialakítása esetén (fúrással, szondákkal) akár 5-6 millió is lehet az összeg.
Egy jól megtervezett, napelemmel kiegészített rendszerrel megússzuk a fűtési költséget, megspóroljuk a használati melegvíz árát és az elektromos áramért sem kell fizetnünk. Új építésű ház esetében a megtérülési idő 2-3 év, kész ház fűtési rendszerének átalakítása esetén bő tíz év megtérüléssel kell számolnunk.
Vannak-e hátrányai is?
Hátránya az ára, egyben le kell tenni egy nagyobb összeget, ami az évek során térül meg. Ha van egy meglévő, jól működő fűtőrendszerünk, azt nem érdemes lecserélni hőszivattyús megoldásra.
A geotermikus energianyerés további hátránya, hogy megborulhat a hőegyensúly, vagyis érdemes nyáron megfordítani a hőszivattyú működését, és visszajuttatni a hőt a föld mélyére.
Összegzés: Mennyire éri meg ezzel a módszerrel fűteni 2021-ben?
Jelenlegi ismereteink szerint a hőszivattyús technikáé a jövő. Környezetbarát, nagyon hatékony és a napelemmel együtt telepített rendszerek szinte nullára írják a fűtési költséget, az elektromos áramra és a meleg vízre kifizetett rezsiköltséget. Ha új házat építünk, mindenképp megéri a fűtés hőszivattyúval!
A hőszivattyú azon az elven működik, mint a hűtőszekrény, csak fordítva. A nyomáskülönbséget kihasználva hőelvonással nyer energiát.
Igen, de fontos, hogy ha hűteni is szeretnénk a hőszivattyúval, akkor ne a padlóban, hanem a mennyezetben vagy a falban alakítsuk ki a fűtő-hűtő felületeket.
A hőszivattyú nagy részben megújuló energiaforrásból táplálkozik, a helyi károsanyag-kibocsátása szinte nulla. Ha a szivattyút a napelemünkből nyert elektromos árammal működtetjük, nemcsak környezetbarát, de költséghatékony technológiával látjuk el a házunkat.
