A hőszivattyú működése

Frissítve: 2020. augusztus 06.
5
Rated 5 out of 5
az elérhető 5 csillagból (1 értékelés alapján)
Share

A hőszivattyú működése viszonylag egyszerű. Röviden megfogalmazva, ahogyan a nevében is benne szerepel, hőt „szív” (vesz) el egy adott külső közegtől, és ezt a hőt adja át egy másik, belső közegnek, jelen esetben az épületünk fűtési rendszerének. Hűtés esetén a folyamat fordítva zajlik le. Ennél persze kicsit összetettebb a hőszivattyú működésének folyamata.

1. Alapinformációk

 

Alapelvet tekintve viszont mindegyik hőszivattyú működése ugyanazon az elven történik. Azon a fizikai törvényen alapszik, hogy

a párolgás hőt von el, a lecsapódás pedig hőleadással jár. A gázok összenyomása (térfogatának csökkentése) azok felmelegedését okozza, fordítva pedig lehűlését.

Az előzőkből következik, hogy minden hőszivattyú működése során egy speciális gáz (alacsonyabb hőmérsékleten cseppfolyós állapotú) segítségével adja át a hőforrás közegből nyert hőt a hőleadást végző közegnek, ezt a belső gázt nevezzük munkaközegnek.

A valóságban sokszor nem gondoltunk még bele, de igazából már jelenleg is szinte mindegyik háztartásban van legalább egy hőszivattyú, ez pedig nem más, mint a hűtőszekrény. Pontosan ugyanazon az elven működik, mint a fűtésre és hűtésre használt hőszivattyúk.

 

2. A hőszivattyúk működési körfolyamatának elemei

 

A hőszivattyúk működésének belső körfolyamata, azaz a munkaközeg „mozgása” a hőszivattyún belül, a következő négy fő egységből épül fel:

Geotermikus hőszivattyú körfolyamat

Az ábra egy talaj-víz hőszivattyú működési rajza, azonban minden hőszivattyú ilyen elven működik. A kép bal oldalán látható a földben lévő hurok, ehelyett más hőforrás szerepel a többi hőszivattyúnál.

forrás: Lake Country Geothermal

Elpárologtató

 Az elpárologtató egy hőcserélő, ahol a hőforrás (levegő, víz, föld) hőmérséklete a munkaközeg gáz körfolyamatának átadódik, így a természetben tárolt alacsony hőmérsékletű energiát a hőszivattyú működése közben felveszi.

Kompresszor

A kompresszor a munkaközeget (speciális gáz) összenyomja, ami megnöveli a gáz nyomását és annak hőmérsékletét is. Így már megfelelően magas a munkaközeg hőmérséklete ahhoz, hogy az épület felé azt le tudja adni egy vízkörnek vagy akár közvetlenül a tér levegőjének (levegő-levegő rendszerek esetében).

Kondenzátor

 A kondenzátor is egy hőcserélő, ahol a hőleadás megtörténik a hőleadó közeg számára, azon keresztül pedig az épület felé. Tehát valójában a környezetből felvett energia itt kerül leadásra.

Expanziós (adagoló) szelep

 Az expanziós szelep felel a hozzá érkező még magas nyomású munkaközeg nyomásának visszacsökkentéséért. A nyomás csökkentésével növeli („kitágítja”) a munkaközeg térfogatát, és ezért fog a hőmérséklete lecsökkenni. Ezzel a lépéssel jutunk vissza a hőszivattyú működésének kiindulási állapotához, amikor is a munkaközeg fel tudja venni a környezetben rejlő újabb „energiacsomagot”.

3. A hőszivattyú működési körfolyamata részletesen

 

A hőszivattyú működése során az alacsony forráspontú munkaközeg, amely az elpárologtatóban (elgőzölögtetőben) hőt vesz fel, kis hőmérséklet és alacsony nyomás mellett gázzá alakul. Ez a gáz a szívóvezetékbe kerül, onnan pedig az elektromos energiával üzemelő kompresszor segítségével egy nyomóvezetékbe. A kondenzátorban hőleadás kíséretében ismét cseppfolyóssá válik. A folyadék állapotú munkaközeg ezután egy expanziós (adagoló) szeleppel elválasztott folyadék-, illetve befúvóvezetékbe kerül, ami ismét az elpárologtatóhoz juttatja, és ezzel visszajut a hőszivattyú működési ciklusának elejére.

4. A hőszivattyú működése hűtés esetén

A előzőkben a fűtési folyamat szemszögéből közelítettük meg a hőszivattyú működését. Hűtési üzemmódban az egész eddig leírt folyamat megy ugyanúgy végbe, viszont fordítva. Ez azt jelenti, hogy ilyenkor a belső közegtől (levegő vagy víz) vesszük el a hőt, és tulajdonképpen az válik hőforrássá, a külső közegnek (levegő, talajvíz, föld) pedig a hőleadás történik.

Hűtés esetén fordított üzemmód

Passzív hűtés hőszivattyúval

 

Passzív hűtésre csak a geotermikus hőszivattyúk képesek. Ilyenkor a kompresszor kiiktatásával valósul meg a primer (külső) rendszerben a szállító közeg keringtetése. A hőforrás viszonylagos „hideg” hőmérsékletét veszi fel a zárt vagy nyílt hurokban keringtetett szállító közeg. Ezt a hőmérsékletet adja át a belső rendszerben keringő hűtőközegnek.

Általában kevésbé meleg időszakban lehet ezt a hűtési módot kihasználni. A hőszivattyú működése során a kompresszort egyáltalán nem használja. Csak a keringtető szivattyú működik,

így jelentős energia megtakarítással jár,

és szinte elenyésző ilyenkor az áramfogyasztás. A Geotermikus hőszivattyús rendszerek cikkünkben még további információkat is olvashat a passzív hűtéssel kapcsolatban.

Borítókép: Levegős hőszivattyú külső egység, fotó: shixart1985, forrás: Foter.com / CC BY

Share

Kérjük értékelje, mennyire találta hasznosnak a cikket.

Olvasta már?

Hőszivattyús fűtési rendszerek alapjai

Hőszivattyús fűtési rendszerek alapjai

Minden olyan információt összeszedtünk a hőszivattyús fűtési rendszerekkel kapcsolatban, ami Önnek érdekes lehet. Ebben a cikkben a hőszivattyús rendszerekről csak általánosságban írunk, az alapokat...

bővebben
Levegős hőszivattyú rendszerek

Levegős hőszivattyú rendszerek

A levegős hőszivattyúk a kültéri levegőt használják hőforrásként. A hőleadás kétféleképpen történhet: vizes rendszer segítségével vagy közvetlenül a beltéri levegőnek. Manapság gyakran hallani a...

bővebben
Geotermikus hőszivattyú rendszerek

Geotermikus hőszivattyú rendszerek

A geotermikus hőszivattyú rendszer elvét úgy lehetne egyszerűen ismertetni, hogy a föld vagy a föld felszíne alatti talajvíznek, esetleg nyíltvíznek a hőjét hasznosítjuk épületünk fűtéséhez, vagy...

bővebben

további cikkeink

Keresés
Címkék

Your browser doesn't support the HTML5 CANVAS tag.