A hőszivattyú A hőszivattyúk alkalmazása régebben is mindig vitát váltott ki. Vitatták az árát, a megvalósítás költségeit, egyáltalán létjogosultságát, de mint mindennek, ennek az eszköznek is eljönni látszik az ideje. Korunkban a hazai hőszivattyús rendszerek elég ritkák, hiszen sok tévhit él ezekkel a szerkezetekkel kapcsolatban. Az áruk, - ami a legfontosabb - igen nagyot zuhant, tehát ma már sokan megengedhetik maguknak a hőszivattyús rendszereket. A hőszivattyú igen alkalmas szerkezet házaink, lakásaink fűtésére, ráadásul egyre jobban megéri üzemeltetni ezeket, pl. kapcsolt áramról működtetve az egységnyi energia előállítás ára megközelíti a gázárakat, később pedig... 
Hogyan működik a hőszivattyú
| Biztosan sokan emlékeznek arra, hogy a szódás szifonba beletekerve a patront az hirtelen lehűlt, sőt eljegesedett. A nagynyomású folyékony gáz kiáramolva a kisebb nyomású térbe erősen lehűl. Ezt az elvet hasznosítja a hűtőszekrény, annak is a fagyasztója (elpárologtató). Itt a kisnyomású folyadék (5bar) halmazállapotú gáz elpárolog, légnemű lesz és belekerül egy kompresszorba, ami nagynyomású gázt (15-25bar) állít elő a kisnyomásúból. Innen a gáz a kondenzátorba (a hűtőszekrény hátsó rácsa) kerülvén hőleadás kíséretében cseppfolyóssá válik és elérkezik az expanziós szelepbe (kapilláris cső), melynek túloldalán bejut a kisnyomású térbe..., a kör záródott, a hűtő jól működik. Mivel ez a rendszer viszonylag egyszerű, jól működik évtizedeken keresztül. Ez nagyon jellemző a hőszivattyúkra is! A hőszivattyú a környezet energiájának hasznosítására szolgáló berendezés, mellyel lehetséges fűteni, hűteni, melegvizet előállítani. A hőszivattyú a működtetésére felhasznált energiát nem közvetlenül hővé alakítja, hanem a külső energia segítségével a hőt az alacsonyabb hőfokszintről egy magasabb hőfokszintre emeli, legtöbbször a föld, a levegő és a víz által eltárolt napenergiát hasznosítva. (Mert külső energia felhasználása nélkül , "magától" a hő csak melegebb helyről tud a hidegebb hely felé áramlani.)
A hűtőgép is hasonlóan működik: a szekrény belsejéből szállítja el a hőt, tehát hűti, majd ezt a hőmennyiséget a hátulján levő csőkígyón adja le.
|
A geotermikus hőszivattyú például a "föld" (talaj, talajvíz) és a ház belső terei között szállít hőt.
A talaj mélyebb rétegeinek hőmérséklete télen-nyáron állandó (pl. 6 méter mélyen átlagosan +12 °C): télen melegebb, nyáron hidegebb, mint a levegő hőmérséklete. A szállítási irányon változtatva télen a talajtól hőt elvonva fűthetünk, nyáron a talajt melegítve hűthetjük
a házat. (illetve melegvizet állíthatunk elő télen-nyáron)
A hő szállításához folyamatosan elektromos energiát kell a rendszerbe táplálni. A rendszer hatékonyságát az ún. munkaszámmal
(COP=Coefficient of performance) jellemezhetjük, ami azt mutatja meg, hogy a hőszivattyú által leadott hasznos hőteljesítmény
hányszorosa a működtetéshez felhasznált hajtási teljesítménynek. Ez azonban az év folyamán változhat a hőforrás hőmérsékletének változásával,
ezért az egy évre vonatkozó energiaszám (JAZ - Jahresarbeitszahl: éves munkaszám) pontosabb képet ad a hőszivattyú teljesítményéről. Ez
elsősorban attól függ, hogy mekkora hőmérsékletkülönbséget kell áthidalni (a hőforrás és a fűtési előremenő hőmérséklet különbsége),
általában három és öt közötti érték, tehát egy egység villamos energiával három-öt egység hőenergiát állíthatunk elő. (szemben az
elektromos fűtéssel, ahol egy egység villamos energiával egy egység hőenergiát kapunk.)
Mik a hőszivattyú előnyei?Segítségével alacsony hőmérsékletszintű hőforrásokból is kinyerhető hő, illetve hulladékhőt hasznosíthatunk. Amennyiben a fűtést teljes egészében a hőszivattyú végzi, nincs szükség kéményre, a helyszínen nincs káros anyag kibocsájtás. Hőszivattyúk csoportosítása hőforrás szerint
talaj: 
| A talajkollektoros rendszer esetében több száz méter hosszú speciális kemény PVC köpennyel ellátott rézcsöveket, vagy polietilén csöveket fektetnek le 1-2 méter mélyen. Hátránya, hogy nagy felületen (a fűtött alapterület 1,5-3-szorosán) kell megbontani a telket a csövek lefektetésekor, ezért leginkább új építésű házak esetén jöhet szóba. Előnyei, hogy nincs szükség fúrásra, olcsó a telepítés, a földben lévő csőkígyó egész évben tartja az egyenletes hőmérsékletet, lehetővé teszi a passzív hűtést. Segítségével négyzetméterenként 20-30 Wattnyi energiát nyerhetünk. Ennek nagysága függ a talaj hővezetésétől, nedvességtartalmától, és az esetleges talajvíztől.
|
| A talajszondás rendszer esetén kb 15 cm átmérőjű, 50-200 méter hosszú lyukat fúrnak a földbe leginkább függőlegesen. Ebbe helyezik az U alakú szondát, amiben zárt rendszerben cirkulál a hűtőközeg. 200 méteres mélység esetén kb. 17 ˙C-os a Föld. Lehet két- vagy háromkörös rendszer, attól függően, hogy a szondában közvetlenül a hűtőközeg áramlik, vagy fagyálló folyadék adja át közvetetten hőjét a hűtőközegnek. A szondák speciális esete az energiakaró: több szondát egymás mellé helyezve nyáron eltárolják a hőenergiát a földben, amit télen hasznosítanak. Különösen nyári hűtési igény esetén, ill. ipari méretekben gazdaságos. Nagyságrendekkel mélyebb szondák esetén (1000-2000 méter) már nem a talajrétegekben eltárolt napenergia kerül közvetetten hasznosításra, hanem elsősorban a geotermikus energia. A Föld középpontjában lejátszódó reakciók hője a felszín felé áramlik, ezért mennél mélyebb a fúrt kút, annál nagyobb a kúttalp körüli réteg hőmérséklete. Ez a hőmérséklet a geotermikus gradienstől függ. (egy kilométerrel mélyebben mennyivel melegebb a földkéreg) Ez hazánkban 60°C/km körüli érték, szemben a 30°/km-es európai átlaggal. |
masszív abszorber (beton építmény):  | Föld alatti vagy föld feletti beton vagy téglafalban, betonlemezben műanyag csőkígyót helyeznek el. Külön e célra épített szoborszerű elemek, vagy támfalak, homlokzati betonfelületek is felhasználhatóak.
A működés elve hasonló a talajkollektorokhoz: A beton jól vezeti a hőt, tömege alkalmas a hő tárolására. Segít a levegő, talaj, esővíz hőjének átvételében, a napsugárzást közvetlen is hasznosíthatja.
|
talajvíz: 
| A talajvíz-kútból búvárszivattyúval nyert víz hőjének elvonása után a vizet vagy egy másik kútba, vagy felszíni vízbe (patak,tó,folyó) vezetik, vagy elszivárogtatják földbe fektetett dréncsöveken át.
A talajvíz állandó hőmérséklete (7˙C-12˙C) és jó hővezető-képessége révén ideális hőforrás. Előnyei:
-nincs szükség nagy telekre,
-kis hatással van a telekre, nincs szükség tetemesebb földmunkára. További speciális alkalmazás, amikor hőforrásként egy tó szolgál. Ebbe helyezik el körkörösen a kollektorként szolgáló csöveket. Előnyei: -nincs szükség fúrásra, -a tavi csőkígyó egész évben tartja az egyenletes hőmérsékletet, -lehetővé teszi a passzív hűtést. |
levegő:  | A külső levegő ventillátorokkal kerül beszívásra, amit a hőszivattyú hűt le. Hátránya, hogy a levegő hőmérséklete nem állandó, így a rendszer hatékonysága is változó, illetve a ventillátorok által keltett zaj is problémát jelenthet.
Felhasználásra kerülhet még a ház pincéjének levegője is.
Központi szellőztető rendszerrel ellátott, légmentesen szigetelt ház esetén a kifúvásra kerülő elhasznált levegő is használható hőforrásként, vagy a befúvásra kerülő levegőt melegítve, vagy a fűtési rendszerre rásegítve. (Ennél egyszerűbb megoldás a hőcserélők alkalmazása, ahol a kifúvott meleg és a beszívott hideg levegő egy nagy felületű berendezésen át adja át a hőt, anélkül, hogy keveredne.) Előnyei: -kis befektetési költség, -nincs hatással a telekre, -általában nincs telepítés bejelentési kötelezettség. |
| Ház falára szerelt levegős hőszivattyú kültéri egysége.
|
hulladékhő: Számításba jöhet hőforrásként a szennyvíz, az elhasznált termálvíz. Előbbire magyarországi példa a szekszárdi húskombinát, ahol a 22°C-os szennyvíz a hőforrás, míg utóbbira a harkányi gyógyfürdő, melynek 32-35 °C-os elfolyó vizét használják fel két egyenként 1100 kW-os hőszivattyúval. A hőszivattyú felhasználási területei
fűtés:
A hőforrásból elvont hőt a hőszivattyú általában a zárt körben keringetett víz fűtőközeg felmelegítésére használja fel. Elsősorban az alacsony hőmérsékletű fűtési módok alkalmasak hőszivattyúval történő felhasználásra, mert akárcsak a napkollektoroknál, annál nagyobb a rendszer hatékonysága, minél kisebb a fűtési előremenő hőmérséklet. Padló-, fal- és mennyezetfűtés jöhet számításba, ahol a nagy hőleadó felület miatt már 35 °C is elegendő.
Monovalens rendszer: a ház teljes fűtési energiaszükségletét biztosítja
Bivalens rendszer: a hőszivattyú mellé kiegészítő fűtés kell, ami lehet bármilyen kazán, vagy napkollektoros rendszer is.
melegvíz-készítés:
Használati melegvíz készítésére is felhasználható a hőszivattyú, de a kondenzátor oldali felső hőmérséklet határ kb. 55-60 °C, emiatt a melegvíz hőmérséklete 60 °C alatt marad.
hűtés:
A folyamat megfordításával a fűtésnél hőforrásként használt közegnek adja át a helyiségekből elvont hőt.
|  |
|
