Amikor egy építkezés vagy fűtéskorszerűsítés során a választás a hőszivattyús fűtési rendszerre esik, akkor különböző hőszivattyú technológiák egész sora tárul fel. A legfőbb eltérés közöttük abban áll, hogy a hőszivattyú mit használ energiaforrásként. A legtöbb hőszivattyú a környezeti levegőből, vagy pedig a földből (a talajból vagy talajvízből) nyeri ki az energiát.
Általánosságban érvényes, hogy a hőszivattyúk a fosszilis tüzelőanyagot használó hőtermelőket helyettesíteni tudják. Energiaforrásként a külső levegő, a talaj és a víz jöhetnek szóba. A kiválasztott hőforrás és az épületen belül és kívül rendelkezésre álló hely határozza meg, hogy melyik megoldás a legmegfelelőbb a számunkra.
A: A levegő a hőforrás
Három különböző technológia létezik a levegő hasznosítására energiaforrásként:
– levegő-víz hőszivattyú monoblokk kivitelben: itt a teljes hűtőkör a kültéri egységben található. Ez a zárt egység már feltöltve és tesztelve jön ki a gyárból, tehát nyomáspróba és tömítettségvizsgálat után érkezik az építkezésre.
– levegő-víz hőszivattyú osztott (split) kivitelben: a beltéri és a kültéri egység között hűtőközeg folyik vékony hűtőközegvezetékekben. A hűtőközeg egy része az épületben található, ami tömítetlenség esetén az épületbe kerülhet. Legtöbbször ezek a hűtőközegek nem veszélyesek, ugyanakkor kevésbé hatékonyak.
– levegő-víz hőszivattyú monoblokk kivitelben, beltéri elhelyezésre: ennél a típusnál is többnyire olyan hűtőközeget használnak, amik manapság nem számítanak annyira hatékonynak. Hűtőközeg ez esetben kizárólag az épületen belül van.
1. Levegő-víz hőszivattyú monoblokk kivitelben, hűtőkör a kültéri egységben
Ennek a típusnak számos előnye van, például, hogy a hűtőkör és ezzel együtt a hőszivattyú fő komponensei a kültéri egységben, egy zárt rendszerben találhatóak. További előnye, hogy a házban kicsi a helyigénye. A hőenergia jól szigetelt vizet szállító csöveken keresztül jut a házba, a hőveszteségek minimalizálása érdekében a kültéri és beltéri egységek közötti csővezetékek ideálisan minél rövidebbek. Ha ez nem lehetséges, a fagyhatár alatt a földben akár 30 méter hosszan is el lehet vezetni a csöveket.
A telepítés egyszerű, mert a hűtőkörrel a szakembernek nincsen feladata, nem kell rendszeres szivárgás-ellenőrzést végrehajtani, és külön engedélyre sincs szükség a telepítéshez. Ennek a kialakításnak a hátránya viszont, hogy szigetelt csővezetékek miatt viszont a faláttörések valamivel nagyobbak, mint a split berendezések esetén.
2. Levegő-víz hőszivattyú osztott (split) kivitelben, kültéri és beltéri egység közötti hűtőkörrel
Az osztott hőszivattyúk esetén a beltéri és a kültéri egység egy hűtőközegvezetékkel van összekötve. Hátránya, hogy a telepítéshez speciális eszközökre is szükség van, és a szakembernek külön engedéllyel kell rendelkeznie (a szakmában ezt F-gáz vizsgának nevezik). Csak a vizsga után dolgozhat a fűtésszerelő split-hőszivattyúval, vagy pedig egy klímaszerelőt kell alvállalkozóként bevonnia. A klímaberendezéseket minden esetben képesítéssel rendelkező szerelőnek kell javítania, mivel különösen a kevésbé hatékony hűtőközegeknek rendkívül környezetszennyező tulajdonságai vannak.
Más kedvezőtlen tulajdonsága is van ennek a kialakításnak: minél távolabb van a kültéri egység a háztól, annál több hűtőközeget kell az egész rendszerbe tölteni. Ha a hűtőkörben található hűtőközeg mennyiség CO2-ekvivalens értéke eléri az öt tonnát (10 tonnát a hermetikusan zárt hűtőkör esetén), a környezet védelme érdekében éves tömítettségvizsgálatot kell végezni.
3. Levegő-víz hőszivattyú monoblokk kivitelben, beltéri elhelyezésre
A modern és hatékony hőszivattyúk olyan természetes hűtőközeggel üzemelnek, amiknek alacsony GWP-je (Global Warming Potential = a globális klímaváltozás környezeti hatása). Ezeknek a hűtőközegeknek a hátránya, hogy nehezebbek a levegőnél és olyan folyékonyak, mint a víz, emiatt bizonyos mennyiség felett nem szabad őket az épületen belül elhelyezett hőszivattyúkban és klímaberendezésekben alkalmazni. Ebből az okból kifolyólag használunk a beltéri hőszivattyúk esetén hagyományos hűtőközeget.
Ha egy háztulajdonos mégis emellett a megoldás mellett dönt, számolnia kell a nagyobb helyigénnyel és a nem csekély zajkibocsátással, valamint össze kell hasonlítania a gyártók által megadott hatásfok adatokat.
A teljes technika egy kompakt berendezésben van egyesítve. Hőforrásként a közvetlen környezet levegője szolgál. A beszívott és a kifújt levegő egy körülbelül 50 cm átmérőjű, föld feletti faláttörésen keresztül áramlik a beépítési helyiségbe. Ezeknek a típusú hőszivattyúknak kW-onként kb. 300 m³ légáramra van szükség óránként, 10 kW-nál ez már 3.000 m³/h-t jelent. Minél nagyobb a teljesítmény, annál nagyobb átmérőjű faláttörésre van szükség.
B: Az energiaforrást a talajból, ill. vízből nyerjük ki
A talajból és a talajvízből nagyobb hatásfokkal lehet a hőenergiát kinyerni, mint a környezeti levegőből, mivel a földben egész évben viszonylag állandó a hőmérséklet. Télen ennek az az előnye, hogy az energiaforrás és az előremenő hőmérséklet közötti különbség kisebb, mint a levegő-víz hőszivattyúk esetén. Hátránya, hogy általában nagyon költséges a technikát kiépíteni, valamint nagyobb a helyigény az épületen belül.
A talajszondás hőszivattyúknál a szakértők különbséget tesznek a függőleges talajhőszondák, más néven szondamezők vagy talajhőcserélők (50-100 méter mély furat) és a vízszintes talajkollektorok között (földfelszín közeli, vízszintes elhelyezés a fagymentes földrétegben). A talajszondák száma és mélysége, ill. a talajkollektorok nagysága az épület hőigényétől és a talajszerkezet geológiai felépítésétől (csapadékvíz-áteresztőképesség) függ.
Gyakran a síkban végzett földmunkák sem kedvezőbbek a mélyfúrásnál, mert sok helyre van szükség a telken, hiszen a kollektorok a fagymentes rétegben, nagyjából 1,5 méter mélyen kerülnek elhelyezésre. A területet nem szabad elzárni, ráépíteni, sem fás szárú növényekkel beültetni. A talajba épített kollektorok és szondák elhelyezését és működtetését gondosan meg kell tervezni, hogy a hőelvonás miatt a földalatti rétegek tartós elfagyását („permafroszt”) elkerüljük.
Jogszabály szerint a kút- vagy mélyfúrás hatósági engedélyhez kötött, amit a területileg illetékes bányafelügyeletnél kell kérvényezni. Már a tervezési fázisban figyelembe kell venni az előírásokat, ill. számolni kell az eljárási díjak költségeivel.
A talaj ill. talajvíz hőjének energiaforrásként való hasznosítására három technológiát alkalmaznak:
1. Sole/víz-hőszivattyúk szondákkal
A talajszondákhoz műanyagcsöveket fúrnak le függőlegesen vagy ferdén. Tíz méter mélységtől a talajréteg hőmérséklete egész évben 10°C körül marad, emiatt egy talajszondás hőszivattyú egész évben ugyanazzal a „külső hőmérséklettel” és hőmennyiséggel dolgozik.
A mélyfúrás hátránya: biztonsági okok miatt a geotermikus hőhasznosítás nem mindenhol megengedett, és ezen kívül is mindig engedélyhez kötött. A területi bányakapitányságnál kell érdeklődni, hogy milyen feltételei vannak a talajszonda lefektetésének.
2. Sole/víz-hőszivattyúk kollektorokkal
Ha egy telken talajkollektorok kerülnek kiépítésére, ez kétféleképpen történhet: vagy körülbelül 150 cm mély és 70 cm széles árkokat ásnak vagy az egész telket felássák és utána vízszintesen lefektetik a műanyagcsöveket. Helytakarékosabb az egymás fölötti elrendezés – de ezzel együtt a földmunkák költsége is emelkedik.
Számítások alapján egy 25 mm névleges csőátmérővel rendelkező síkkollektor 60 cm-es fektetési távolságokkal számolva egy agyagos talajból körülbelül 25 W/m² hőt tud elvonni. Ha az épület hőszükséglete 25 kW, akkor 800 m2 beépítési területre van szükség.
Azokhoz a kollektoros talajhőszivattyúkhoz, amik nem érintkeznek a talajvízzel, nincs szükség a vízügyi hatóságtól engedélyre, ha az öt méteres beépítési mélységet betartják.
3. Víz/víz-hőszivattyúk
Hőforrásként szóba jöhet a talajvíz vagy a felszíni vizek, de akár az ipari folyamatok során használt hűtővíz is. Van olyan típus is, ami pedig a szennyvizet hasznosítja hőenergiaként a városi vagy ipari csatornarendszerben.
A talajvíznek egész évben konstans 8 és 12 °C közötti hőmérséklete van. A víz/víz hőszivattyú emiatt leginkább a magasabb hőigényű épületekhez felel meg.
Általában a talajvíz állása függvényében elég a 10 méter és 20 méter közötti mélyfúrás, de esetenként a kútfúráshoz akár 50 méter mélységre is szükség lehet. A hőszivattyú működéséhez szükség van egy nyitott rendszerre, ami egy termelő kútból és egy visszasajtoló kútból áll. A termelő kút a talajvizet a hőszivattyúba szállítja, a visszasajtoló kúton keresztül pedig a lehűlt víz visszafolyik a talajvízvezetékbe.
Következtetés
A levegő/víz hőszivattyúk számos előnye miatt a piacuk sokkal gyorsabban növekszik, mint a talajhoz kötött rendszereké. 2021-ben Németországban a levegő/víz hőszivattyúk aránya a piacon 82% volt. Az összesen 127.000 hőszivattyúból körülbelül 83.500 darab monoblokk típusú berendezést építettek be.
Egy monoblokk levegő/víz hőszivattyút, mint a WOLF CHA-t rendkívül gyorsan és egyszerűen, nagyon kevés földmunkával lehet telepíteni. A monoblokk hőszivattyú telepítése ráadásul nincs vizsgához, engedélyekhez kötve, így a talajhoz kötött rendszerekhez viszonyított hátrányát, a valamivel kisebb hatásfokot, a jóval kedvezőbb telepítési költségekkel kompenzálja.
Még több információt a monoblokk kivitelű WOLF CHA levegő/víz hőszivattyúkról itt talál: https://wolf-hu.eu/termek/cha-07-10-monoblokkos-levego-viz-hoszivattyu/
