Elterjedőben a levegő-víz hőszivattyú

Az elmúlt években megfigyelhető, hogy az új építésű lakások, családi házak fűtésénél a hőszivattyúk egyre nagyobb hangsúlyt kapnak, miközben a „hagyományos” gáz vagy szilárd tüzelőanyagos fűtések visszaszorulóban vannak. Az ok nyilvánvaló. Egy új ház, lakás vagy kereskedelmi létesítmény építésekor modern, energiatakarékos, és innovatív „XXI. századi” fűtési megoldást szeretne a felhasználó.

A levegő-víz hőszivattyú terjed leginkább, mert könnyen telepíthető, és számos jó nevű gyártó kínálatából lehet választani. A berendezés bekerülési költsége önmagában magasabb, mint az elterjedt gázkazánoké. Új építés esetén, azonban a bekerülési árat a teljes kiépítendő fűtési (és hűtési) rendszerre vizsgálni kell. Így már a teljes hőszivattyús rendszer költsége közel azonos árszinten mozog a gázkazános rendszerrel, ha a kémény, és a gázvezeték rendszer kiépítési és engedélyezési költségeit is figyelembe vesszük.

Az ingatlan tulajdonosa vagy használója komfortos belső légállapotot (hőmérséklet, relatív páratartalom) szeretne függetlenül a külső hőmérséklettől, legyen biztonságos, megbízható a berendezés, és a bekerülési és az üzemeltetési költség is kedvezően alakuljon. A felhasználó azonban nem szakember, csak a használatbavétel után szembesülhet azzal, hogy a berendezés megfelel-e az elvárásainak, vagy sem. A megvalósítással kapcsolatos kockázat kizárható azzal, ha hőszivattyús rendszerek terén jártas tervező terveit tapasztalt szakszerelő kivitelezi.

Az elmúlt időszakban sok tapasztalat halmozódott fel a levegő-víz hőszivattyúkkal kapcsolatban. Milyen szempontokra kell figyelni, hogy a kivitelezett rendszer sok éven át megfelelően működjön? Négy szempontból érdemes ezt a kérdést megvizsgálni.

1. Levegő-víz hőszivattyú képes-e a teljes fűtési szezonban hőszivattyús üzemben fűteni (műszaki paraméterei alapján)

Amíg egy gázkazán többé-kevésbé függetlenül a külső hőmérséklettől le tudja adni a névleges fűtőteljesítményét, addig a levegő-víz hőszivattyúk többsége, a külső hőmérséklet csökkenésével „egyre rosszabbul” teljesít. Monovalens fűtési rendszernél elsődleges szempont, hogy a hőszivattyú egész télen jó hatásfokkal és üzembiztosan működjön. Sok hőszivattyút emiatt a gyártó elektromos fűtőbetéttel egészít ki, ami erőteljesen lerontja az energiahatékonysági mutatókat. Érdemes olyan berendezést választani, amely a kiegészítő elektromos fűtőpatron bekapcsolása nélkül is képes hőszivattyú üzemmódban fűteni a leghidegebb téli időszakban is (akár -20 °C alatt is).

A minőségi gyártók között például a Fujitsu hőszivattyúja, folyadék-befecskendezéses, iker forgódugattyús, kompresszorral szerelt, így akár -25°C külső léghőmérséklet esetén is üzembiztosan fűt, illetve -20 °C-nál, 60 °C-os fűtővizet képes előállítani, kiegészítő fűtőbetét nélkül.

2. A hőleadók és a kapcsolódó rendszer alkalmassága

Hiába a csúcstechnika (prémium hőszivattyú) a hőtermelő oldalon, ha a hőleadó nem képes leadni a megfelelő teljesítményt. A csőhálózat megfelelő méretezése létfontosságú. A hőszivattyú akkor működik optimálisan, ha a hőcserélőjén keresztül többé nagyjából állandó térfogatáram kering. A gyártók megadják a minimum és maximum térfogatáramot, amely garantálja, hogy 5 °C körüli a fűtővíz hőmérséklet különbsége. Elégtelen fűtést eredményezhet, ha tervek nélkül, a fűtésszerelő a saját tapasztalata vagy „ökölszabályok” alapján szereli meg a csőhálózatot. Az elmúlt években sajnos többször találkoztam alul méretezett csőhálózattal. Ezek azért fordultak elő, mert a kivitelező a tapasztalata alapján gázkazánra csatlakozó hagyományos fűtési rendszer cső dimenzióit veszi alapul. A gázkazánoknál járatos cső átmérők nem felelnek meg, a hőszivattyúnál szükséges háromszoros, négyszeres vízáramhoz. Például 10 kW fűtő teljesítmény továbbításához gázkazán esetén (Δt =20 K) elég a 15 mm átmérőjű rézcső, hőszivattyúknál (Δt =5 K) már minimum 28x1,5 mm-es (de inkább 35x1,5 mm-es) szükséges. Tanulság, hogy a gondos tervezést kivitelezői tapasztalatokkal helyettesíteni nagyon kockázatos.

Néhány hőszivattyú akár 60 °C-os fűtővizet is előállít, de az energiahatékonysági mutatók általában a 30-45 °C-os fűtővíz esetén a legjobbak. Ezért alacsony hőmérsékletű hőleadók szükségesek, mint pl. felületfűtések, fan-coil, vagy esetleg a növelt felületű radiátor. Ezek azonban általában változó tömegáramú rendszert alkotnak, és a hőmérséklet különbség (Δt) is jelentősen nagyobb lehet, mint 5 °C. Hidraulikus váltó beépítésével, a hőleadó fűtőköreit össze lehet hangolni a hőszivattyús fűtőkörrel.

3. A hőszivattyú fő alkatrészei (a hosszú távú, és energiatakarékos üzemelés biztosítása)

A hőszivattyúkban jellemzően két fajta hőcserélőt alkalmaznak, a lemezest (gyakoribb és olcsóbb) és a koaxiális ellenáramút (ritkább és drágább).

Kezdetben egy jól méretezett berendezésben hőátadási hatékonyság szempontjából mindkettő megfelelő, de az üzemidő előrehaladásával, már jelentős különbségek adódhatnak. Az évek során sok esetben előfordult, hogy a lemezes hőcserélő szűk járatai részben, vagy teljesen eltömődtek a csőhálózatban levő szennyeződések miatt. Ez jobb esetben teljesítményromlást, rosszabb esetben teljes tönkremenetelt okozott.

Hogyan lehetséges ez egy zárt rendszerben?

Ha új építésű fűtési rendszer csatlakozik a készülékhez, akkor is néhány év alatt eliszaposodhat, illetve vízkő lerakódás is tapasztalható. A gondos átmosás esetében sem kerülhető el a szennyeződés felhalmozódása. A fűtési rendszerbe oxigén kerülhet (pl. oldott állapotban feltöltés folyamán), ez korróziót okoz a fém alkatrészek belső falán. A különböző fém alkatrészek (pl. réz, alumínium, acél stb.) elektrokémiai hatásaiból is iszapszerű anyag keletkezhet. Szűrők beépítésével és adalékanyagok hozzáadásával, a hőcserélő szennyeződése részben elkerülhető, de a tapasztalat az, hogy sokszor ez és a rendszeres karbantartás is elmarad. Ha a lemezes hőcserélő járatai eltömődnek, akkor leolvasztáskor, illetve hűtési üzemben helyi elfagyás miatt a hőcserélő fala átszakadhat, ami teljes meghibásodáshoz vezet. Ha az évek múlásával csökken a hatásfok, vagy a berendezés tönkremegy, a tulajdonos a szerelőt teheti felelőssé.

1. kép: szennyeződés lerakódás lemezes hőcserélő felületen

Mi a hosszú távú biztos megoldás?

Olyan hőszivattyút érdemes alkalmazni, amelynek a hőcserélője nem érzékeny a szennyeződésekre, nincs korróziós probléma, és nem romlik a hatásfoka a szennyeződések lerakódása miatt. Ilyen pl. a Fujitsu Waterstage levegő-víz hőszivattyú, amelyben rozsdamentes tartállyal egybeépített, koaxiális, duplacsöves hőcserélő van. A tartály, illetve a hőcserélő kialakítása miatt a fűtési csőhálózatban keletkező szennyeződés leülepedik a tartály alján, ami nem zavarja a hőcserét, és egyáltalán nem okoz dugulást vagy keresztmetszet csökkenést. A koaxiális duplacsöves hőcserélő 10-12 év múlva is megfelelően képes ellátni a feladatát.

2. kép: koaxiális duplacsöves hőcserélő kialakítás

Van-e különbség a hőszivattyúkba szerelt kompresszorok között?

Az energiahatékonyság, az alacsony működési költség, és a magas komfort szempontjából fontos fő alkatrész a kompresszor. A gyártók jellemzően két típust szerelnek a hőszivattyúkba, a scroll és a forgódugattyús kivitelt. Ez jelentős különbség, mert az energia hatékonyságuk eltér, a teljes, illetve a részterhelésen. A megfelelően méretezett levegő-víz hőszivattyú csupán az üzemidejének 10-30%-ában dolgozik maximális terhelésen. A „maradék” 70-90%-ban a maximális fűtőteljesítmény egy részére, vagy töredékére van szükség.

A scroll kompresszor kompressziós munkája a terheléstől függetlenül közel állandó, így részterhelés esetén is a névlegeshez közeli elektromos energia felvétele van.

1. ábra: kompresszorok energiahatékonysága

A forgódugattyús kompresszornak a szerkezeti kialakítás miatt részterhelésnél csökken az elektromos energia igénye is.

2. ábra: iker forgódugattyús kompresszor

4. Mire szolgál az elektromos fűtőbetét?

Már említésre került, hogy a gyártók sokszor elektromos fűtőbetétet is építenek a hőszivattyúba, ami ronthatja az energiahatékonyságot. A Fujitsu levegő-víz hőszivattyúk beltéri egységébe is szerelnek elektromos fűtőbetétet, ennek kapcsolása azonban szabadon programozható. Ez csak biztonsági tartalékot képez, hisz akár -25°C külső hőmérséklet esetén is működik a hőszivattyús üzem. Az elektromos fűtő betét dupla biztonságot nyújt. Kellemetlen lenne, pl. ha télen egy kisgyermekes család több napra fűtés és használati meleg víz nélkül maradna meghibásodás miatt. Erre az esetre nyújt megoldást az integrált elektromos fűtőbetét.

A Fujitsu Waterstage hőszivattyú család a maximális energiahatékonyság és a hosszú távú működés szempontjai alapján lett megtervezve.

Lánczi János
Okleveles gépészmérnök
Fujitsu termékfelelős
www.fujitsuklima.hu

Bővebb információért keresse szakértő munkatársainkat: Kovács Tamás 06-30/220-2600, Berke Bálint 06-30/571-9944, Kiss Dániel 06-30/420-5630, Horváth Dénes 06-30/400-1326, vagy kérjen visszahívást itt!