XOPQBNMKK
Hőszivattyús fűtési rendszerek
Tartalomjegyzék
Mi is az a hőszivattyú?
Milyen hőszivattyúk léteznek?
Mire használható a hőszivattyú?
Hol célszerű a víz-víz hőszivattyú használata?
Mikor célszerű levegő-víz hőszivattyút használni?
Milyen hatásfokkal működik a hőszivattyú?
Megtérül a hőszivattyús fűtési rendszer használata?
Néhány példa víz-víz hőszivattyús fűtési rendszer kiépítésére

Mi is az a hőszivattyú?

A hőszivattyú olyan berendezés, mely egy hidegebb helytől hőt von el és azt egy melegebb helynek adja át. Például a hűtőszekrény is hőszivattyú: a belsejéből hőt von el és a külső térnek adja át. A fűtési célú hőszivattyúknál valamilyen külső, a fűtendő tér hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletű helyről (például egy tó vagy kút vizéből) vonunk el hőenergiát és azt a fűtendő térnek (például szobának) adjuk át.

Ez a hőátadás a következő fizikai jelenséggel érhető el: Minden folyadék halmazállapotú anyagnak energiára van szüksége ahhoz, hogy gázneművé alakuljon. Ha elég alacsony forráspontú folyadékkal dolgozunk, az képes az alacsony hőmérsékletű környezetéből elvont hő hatására elpárologni, légneművé alakulni. Ezzel a folyamattal érjük el a hőelvonást alacsonyabb hőmérsékletű helyről. És hogyan tudjuk az így begyűjtött, még mindig viszonylag alacsony hőmérsékletű gáznemű anyagból kivonni a többletenergiát? Az mindenki számára ismert, hogy ha egy gáz kitágul, a környezetéből hőt von el. Ezt láthatjuk például a szifonpatron felületén, amikor beleengedjük a gázt a kis méretű patronból a nála jóval nagyobb méretű szifonba. A patron felülete zúzmarás lesz. Ennek a jelenségnek a fordítottja is igaz, ha egy nagyobb térfogatú gázt összenyomunk, az hőt ad le. Ezt tapasztalhatjuk például a biciklipumpánál: pumpálás közben felmelegszik. Ha a mi légneművé átalakult anyagunkat összenyomjuk egy kompresszorral, az is felmelegszik. Ezt a hőt vonjuk el az anyag környezetéből egy hőcserélő segítségével, így hasznosítva azt a hőmennyiséget, amelyet a külső környezetéből vont el. Az így lehűtött anyag hűlés közben visszaalakul gázneműből folyékony halmazállapotúvá, közben a nyomása is csökken. Újra elkezdhető vele a körfolyamat: a környezetétől elvont hő hatására újra gázneművé alakul. Közben a nyomását is csökkentjük, amivel még alacsonyabb lesz a közeg forráspontja, hamarabb történik meg a halmazállapotváltozás. Aztán ebből a légnemű anyagból újra kinyerjük a hőt, az anyag újra lehűl, újra visszaalakul folyékony halmazállapotúvá, és ez a folyamat ismétlődik a végtelenségig.

Ebbe a körfolyamatba nekünk kívülről csak annyi energiát kell betáplálnunk, amennyi a gázneművé alakult anyag összenyomásához kell. A többi energiát a környezettől vonjuk el. Az így kinyerhető energia hatékonysága függ attól, hogy a kinyeréséhez képest mennyivel magasabb hőmérsékleten akarjuk elhasználni. Természetesen minél kisebb a hőmérsékletkülönbség a kinyerés és a felhasználás között, annál jobb a hatásfok.