A hőszivattyúról gyakran azt hallani, hogy energiatakarékos, környezetbarát, és akár egy egész családi ház fűtését is képes megoldani. De honnan lesz meleg akkor, amikor odakint nulla fok vagy akár mínuszok vannak? És egyáltalán: hogyan működik a hőszivattyú?

A hőszivattyú működése elsőre bonyolultnak tűnhet, a mögötte álló alapelv azonban meglepően egyszerű. A berendezés nem elsősorban hőt állít elő, hanem a környezetben már meglévő hőenergiát szállítja át oda, ahol szükség van rá.

Egy levegő-víz hőszivattyú például a kültéri levegőből von el energiát, majd ezt használja fel az épület fűtésére és – megfelelő rendszer esetén – a használati meleg víz előállítására is.

Mi a hőszivattyú működési elve?

A hőszivattyú működési elve nagyon hasonló ahhoz, ahogyan egy hűtőszekrény vagy egy klímaberendezés működik.

A hűtőszekrény a belsejéből vonja el a hőt, majd azt a hátoldalán adja le a helyiségnek. A hőszivattyú ugyanezt az elvet használja, csak más céllal: a külső környezetből vesz fel hőenergiát, és azt az épület fűtési rendszerének adja át.

Ehhez egy zárt rendszerben keringő hűtőközeget használ. A hűtőközeg különleges tulajdonsága, hogy viszonylag alacsony hőmérsékleten is képes elpárologni, ezért olyan környezetből is fel tud venni energiát, amely számunkra már hidegnek érződik.

Ezért lehetséges például az is, hogy egy hőszivattyú fagypont alatti külső hőmérséklet mellett is képes fűteni.

A hőszivattyú működése lépésről lépésre

A teljes folyamat folyamatosan ismétlődik. A hőszivattyú működése közben négy fő szakaszban szállítja a hőt a külső környezetből az épületbe.

1. A hőszivattyú energiát vesz fel a környezetből

Levegő-víz hőszivattyú működése közben a kültéri egységen keresztül nagy mennyiségű külső levegő áramlik át.

A rendszerben található hűtőközeg eközben hőt vesz fel a levegőből. Mivel a hűtőközeg nagyon alacsony hőmérsékleten is képes elpárologni, ehhez nincs szükség arra, hogy odakint kifejezetten meleg legyen.

A felvett energia hatására a hűtőközeg folyékony állapotból gázzá alakul.

2. A kompresszor megemeli a hőmérsékletet

Az elpárolgott hűtőközeg ezután a kompresszorba kerül.

A kompresszor összesűríti a gázt, aminek következtében annak nyomása és hőmérséklete jelentősen megemelkedik. Ez a hőszivattyú egyik legfontosabb munkafolyamata, és ehhez használ fel elektromos energiát a berendezés.

A kompresszorból kilépő forró hűtőközeg már alkalmas arra, hogy az összegyűjtött energiát átadja az épület fűtési rendszerének.

3. A rendszer átadja a hőt a fűtési víznek

A felmelegedett hűtőközeg egy hőcserélőn keresztül leadja energiáját.

Levegő-víz hőszivattyú működése közben ezt a hőt a rendszerben keringő víz veszi át. A felmelegített víz ezután eljut például a padlófűtéshez, radiátorokhoz vagy fan-coil egységekhez.

Miközben a hűtőközeg leadja az energiáját, lehűl és ismét folyékony állapotba kerül.

4. A hűtőközeg nyomása lecsökken

Az utolsó lépésben a folyékony hűtőközeg áthalad egy expanziós szelepen, amely lecsökkenti a nyomását és ezzel együtt a hőmérsékletét is.

A lehűlt hűtőközeg ezután ismét képes energiát felvenni a külső levegőből.

A körfolyamat pedig kezdődik elölről.

Hogyan működik a levegő-víz hőszivattyú?

Magyarországon családi házaknál az egyik leggyakrabban alkalmazott megoldás a levegő-víz hőszivattyú.

Ahogy a neve is mutatja, a készülék a külső levegőből vesz fel hőenergiát, majd azt víz segítségével juttatja el az épület fűtési rendszerébe.

Ez azért praktikus, mert megfelelő kialakítás esetén ugyanazzal a rendszerrel több feladat is megoldható:

az épület fűtése,
használati meleg víz előállítása,
kompatibilis rendszer esetén az épület hűtése.

A levegő-víz hőszivattyú telepítése általában egyszerűbb, mint például egy talajszondás rendszer kialakítása, hiszen nincs szükség mélyfúrásra vagy nagy területű talajkollektor kiépítésére.

A levegő-víz hőszivattyú működése ugyanakkor erősen függ a külső hőmérséklettől. Minél hidegebb a levegő, annál nehezebb belőle hőt kinyerni, ezért alacsonyabb külső hőmérsékleten a rendszer hatásfoka is csökkenhet.

De hogyan tud a hőszivattyú mínusz fokban is fűteni?

Ez az egyik leggyakoribb kérdés a hőszivattyú működésével kapcsolatban.

A magyarázat az, hogy a „hideg” levegő sem jelenti azt, hogy nincs benne hőenergia. Még fagypont alatt is rendelkezésre áll olyan energia, amelyet a hőszivattyú megfelelő hűtőközeg és kompresszor segítségével hasznosítani tud.

Ettől azonban még nem mindegy, milyen hőszivattyút választasz.

Az egyes készülékek között jelentős különbség lehet abban, hogy milyen külső hőmérsékletig képesek működni, illetve milyen teljesítményt és hatásfokot biztosítanak hideg időben. Éppen ezért egy hőszivattyús rendszer méretezését nem érdemes kizárólag az épület alapterülete alapján elvégezni.

Figyelembe kell venni többek között az épület hőveszteségét, szigetelését, nyílászáróit és a meglévő vagy tervezett hőleadó rendszert is.

Hogyan működik a hőszivattyús fűtés?

A hőszivattyús fűtés működése a lakásban már kevésbé különbözik egy hagyományos központi fűtési rendszertől.

A hőszivattyú felmelegíti a fűtési rendszerben keringő vizet, amely ezután eljut az egyes helyiségek hőleadóihoz.

Ezek lehetnek például:

padlófűtés,
falfűtés,
mennyezetfűtés,
fan-coil,
megfelelően méretezett radiátor.

A különbség elsősorban a szükséges előremenő vízhőmérsékletben van.

Egy hagyományos kazános rendszerben a radiátorok akár jóval magasabb hőmérsékletű vízzel is működhetnek. A hőszivattyú ezzel szemben általában akkor tud igazán hatékonyan üzemelni, ha alacsonyabb hőmérsékletű fűtővizet kell előállítania.

Emiatt kifejezetten jó párosítás a hőszivattyú és a padlófűtés.

Miért előnyös a padlófűtés hőszivattyú mellé?

Padlófűtésnél nagy felület adja át a hőt a helyiségnek, ezért nincs szükség rendkívül forró fűtővízre. Ez kedvez a hőszivattyú működésének.

Általánosságban minél kisebb különbséget kell a hőszivattyúnak áthidalnia a külső hőmérséklet és az előállítandó fűtővíz hőmérséklete között, annál kedvezőbb lehet a rendszer hatásfoka.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy hőszivattyú csak új építésű, padlófűtéses házba telepíthető.

Meglévő radiátoros rendszer mellett is kialakítható hőszivattyús fűtés, de ilyenkor különösen fontos a megfelelő méretezés. Előfordulhat, hogy nagyobb radiátorokra, más hőleadókra vagy magasabb előremenő vízhőmérsékletre képes hőszivattyúra van szükség.

Mi történik, amikor lefagy a kültéri egység?

Hideg, párás időben természetes jelenség, hogy a levegő-víz hőszivattyú kültéri hőcserélőjén dér vagy jég jelenik meg.

A készülék ezt automatikusan kezeli egy úgynevezett leolvasztási ciklussal.

Ilyenkor a hőszivattyú rövid időre megfordítja vagy módosítja a működési folyamatot, és a rendelkezésre álló hőenergia egy részével leolvasztja a kültéri hőcserélőt. A víz ezután a kültéri egység alatt távozik.

Ez nem meghibásodás, hanem a téli működés természetes része.

A kültéri egység megfelelő elhelyezése és a kondenzvíz elvezetése viszont fontos szempont, mert télen nagyobb mennyiségű víz keletkezhet, amely meg is fagyhat.

Használati meleg vizet is készíthet a hőszivattyú?

Megfelelő rendszer kialakításával a hőszivattyú nemcsak az épület fűtését, hanem a használati meleg víz előállítását is biztosíthatja.

Ehhez jellemzően egy megfelelő méretű melegvíz-tároló csatlakozik a rendszerhez. A szükséges tárolóméretet többek között az határozza meg, hogy hányan élnek az ingatlanban és milyen a háztartás melegvíz-fogyasztása.

Fontos ugyanakkor, hogy a használati meleg víz előállításakor magasabb vízhőmérsékletre van szükség, mint például egy padlófűtési kör esetében, ezért ez az üzemállapot más hatásfokkal működik.

Hűteni is lehet hőszivattyúval?

Sok korszerű levegő-víz hőszivattyú megfordítható működésű, ezért nyáron hűtésre is használható.

Ilyenkor a folyamat lényegében megfordul: a rendszer az épületből vonja el a hőt, majd azt a külső levegőnek adja át.

Ehhez azonban megfelelő beltéri hőleadókra is szükség van.

Fan-coilokkal például aktív hűtés alakítható ki. Mennyezeti vagy falfelület-hűtés szintén használható, ezeknél viszont különösen fontos a páratartalom és a harmatpont megfelelő szabályozása, hogy ne alakuljon ki páralecsapódás.

Nem minden meglévő fűtési rendszer használható tehát automatikusan hűtésre is.

Monoblokk vagy split hőszivattyú: mi a különbség?

Levegő-víz hőszivattyú választásakor gyakran találkozhatsz a monoblokk és split kifejezésekkel.

Monoblokk rendszer esetén a hűtőközeges kör fő elemei a kültéri egységben találhatók, és az épület felé jellemzően fűtési víz halad.

Split rendszer esetén a kültéri és beltéri egység között hűtőközeges vezeték fut, ezért a hűtőkör egy része az épületen belül található.

Mindkét megoldásnak vannak előnyei és saját telepítési szempontjai. Nem érdemes kizárólag azt nézni, hogy melyik típus „jobb”: az adott épület kialakítása és a rendszer tervezett feladatai döntik el, melyik megoldás célszerűbb.

Mitől lesz igazán gazdaságos egy hőszivattyús rendszer?

Egy jó hőszivattyú önmagában még nem garantál alacsony fűtési költséget. A teljes rendszernek együtt kell jól működnie.

Az egyik legfontosabb tényező a megfelelő méretezés. A túl kicsi készülék nagy hidegben nem feltétlenül tudja gazdaságosan biztosítani a szükséges fűtési teljesítményt, egy indokolatlanul túlméretezett berendezés pedig szintén kedvezőtlenül működhet.

Ugyanilyen fontos az épület hőszigetelése és a hőleadó rendszer kialakítása. Egy jól szigetelt, alacsony hőmérsékletű padlófűtéssel rendelkező épület egészen más feltételeket teremt egy hőszivattyúnak, mint egy szigeteletlen ház kis méretű, magas hőmérsékletre tervezett radiátorokkal.

Hőszivattyú választásakor ezért nem csak a készülék névleges teljesítményét vagy árát érdemes összehasonlítani. A teljes épületgépészeti rendszert kell figyelembe venni.

Mikor érdemes hőszivattyúban gondolkodni?

Hőszivattyús rendszer különösen jó választás lehet új építésű ingatlannál, ahol már a tervezés során hozzá lehet igazítani az épület szigetelését és hőleadó rendszerét.

Felújításnál szintén működhet, de ilyenkor érdemes először felmérni a meglévő rendszert és az épület hőigényét.

Különösen fontos megvizsgálni:

milyen állapotban van az épület hőszigetelése,
milyen nyílászárók vannak beépítve,
milyen hőleadók találhatók a helyiségekben,
mekkora fűtési teljesítményre van szükség,
szükség van-e használati meleg víz előállítására,
szeretnéd-e nyáron hűtésre is használni a rendszert.

A megfelelően megtervezett hőszivattyús rendszer hosszú távú beruházás, ezért érdemes már a készülék kiválasztása előtt az egész rendszerben gondolkodni.

Röviden: hogyan működik a hőszivattyú?

A hőszivattyú működése azon alapul, hogy a környezetben rendelkezésre álló hőenergiát egy zárt hűtőközeges körfolyamat segítségével magasabb hőmérsékleti szintre emeli.

Levegő-víz hőszivattyú esetén a folyamat leegyszerűsítve így néz ki:

külső levegő → hűtőközeg → kompresszor → fűtési víz → épület

A rendszer elektromos energiát használ a működéséhez, de a fűtéshez szükséges energia jelentős részét a környezetből veszi fel. Éppen ez teszi a hőszivattyút a korszerű épületgépészeti rendszerek egyik legérdekesebb megoldásává.

A valódi hatékonyságot azonban nem csak maga a készülék határozza meg. A megfelelő méretezés, a hőleadók, az épület energetikai állapota és a rendszer beállítása legalább ugyanilyen fontos.

Források: International Energy Agency, Európai Bizottság

Hogyan működik a hőszivattyú? A hőszivattyú működése érthetően